Makalah Materi Bab 5 dan Bab 6 dari

Buku: COMPUTER ORGANIZATION

AND ARCHITECTURE DESIGNING FOR

PERFORMANCE NINTH EDITION

Disusun oleh :

Juli iswanto (1510530095) Royza arya arsani(1510530106) M Risqy(1510530100) Muhammad Imam munandar(1510530104)

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan rasa puji syukur kehadirat Tuhan YME, karena atas segalalimpahan rahmat, karunia serta hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan tugas makalah ini tepat pada waktunya.Makalah yang berjudul ini kami susun untuk memenuhi tugas mata kuliah. Tentunya tak lupa kami sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu terselesaikannya tugas ini.

Kami sebagai penyusun makalah ini menyadari sepenuhnya bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna.oleh karena itu,kritik dan saran yang ada relevansinya dengan penyempurnaan makalah ini sangat kami harapkan dari pembaca. Kritik dan saran sekecil apapun akan kami perhatikan dan pertimbangkan guna perbaikan di masa datang.Pada kesempatan ini kami mengucapkan banyak terima kasih kepada seluruh pihak yang telah membantu dalam penyelesaian makalah ini. Semoga makalah ini mampu memberikan manfaat dan mampu memberikan nilai tambah kepada para pemakainya.

Mataram, 08 maret 2016

BAB I . PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dewasa ini, perkembangan IT di dunia sangat pesat, mulai dari perkembangan sofware hingga hardware. Teknologi sekarang telah mendominasi sebagian besar di permukaan bumi ini. Karena semakin cepatnya perkembangan Teknologi, kita sebagai pengguna bisa ketinggalan informasi mengenai teknologi baru apabila kita tidak up to date dalam pengetahuan teknologi ini. Hal itu dapat membuat kita mudah tergiur dan tertipu dengan berbagai iklan teknologi tanpa memikirkan sisi negatifnya. Sebagai pengguna dari komputer, kita sebaiknya tahu seputar mengenai komponen-komponen komputer. Karena saat ini banyak orang yang dapat mengoperasikan komputer namun, tidak mengetahui bagaimana operasi itu berlangsung. Bagian terpenting dalam operasi komputer merupakan processor dan memori. Processor sering di sebut sebagai otak komputer sedangkan memori adalah komponen pembantu dalam kinerja processor.

BAB 5 / INTERNAL MEMORY

MEMORY 5.1 SEMICONDUCTOR UTAMA

Dalam komputer sebelumnya, bentuk paling umum dari penyimpanan random-access untuk computer memori utama yang digunakan array loop feromagnetik berbentuk donat disebut sebagai core. Oleh karena itu, memori utama sering disebut sebagai inti, istilah yang berlanjut sampai hari ini. Munculnya, dan keuntungan dari, mikroelektronika telah lama sejak kalah memori inti magnetik. Hari ini, penggunaan chip semikonduktor untuk memori utama hampir universal. aspek kunci dari teknologi ini dieksplorasi di bagian ini.

A. Organisasi

Elemen dasar dari memori semikonduktor adalah sel memori. Meskipun varietas teknologi elektronik yang digunakan, semua sel memori semikonduktor berbagi tertentu sifat:

• Mereka menunjukkan dua stabil (atau semistable) negara, yang dapat digunakan untuk mewakili biner 1 dan 0.

• Mereka mampu ditulis dalam (setidaknya sekali), untuk mengatur negara.

• Mereka mampu dibaca untuk merasakan negara.

Gambar 5.1 menggambarkan operasi dari sebuah sel memori. Paling umum, sel memiliki tiga terminal fungsional yang mampu membawa sinyal listrik. Pilih terminal, seperti namanya, memilih sel memori untuk membaca atau menulis operasi. Terminal kontrol menunjukkan membaca atau menulis. Untuk menulis, terminal lainnya memberikan sinyal listrik yang menetapkan keadaan sel untuk 1 atau 0. Untuk membaca, bahwa terminal yang digunakan untuk output negara sel. Rincian dari internal organisasi,berfungsi, dan waktu sel memori tergantung pada terpadu spesifik teknologi sirkuit yang digunakan dan berada di luar cakupan buku ini, kecuali singkat ringkasan. Untuk tujuan kita, kita akan menganggapnya sebagai mengingat bahwa sel individu dapat dipilih untuk operasi membaca dan menulis.

B. DRAM dan SRAM

Semua jenis memori yang kita akan eksplorasi dalam bab ini adalah akses acak. Itu adalah,kata individual memori secara langsung diakses melalui kabel-dalam menangani logika. Tabel 5.1 berisi daftar jenis utama dari memori semikonduktor. Yang paling umum disebut sebagai random-access memory (RAM). Hal ini, pada kenyataannya, penyalahgunaan Istilah, karena semua jenis yang tercantum dalam tabel akses acak. satu yang membedakan karakteristik memori yang ditunjuk sebagai RAM adalah bahwa adalah mungkin baik untuk membaca data dari memori dan menulis data baru ke dalam memori dengan mudah dan cepat. Baik membaca dan menulis yang dicapai melalui penggunaan sinyal listrik.

Karakteristik lain yang unik dari RAM adalah bahwa hal itu mudah menguap. Sebuah RAM harus disediakan dengan pasokan daya konstan. Jika daya terganggu, maka data yang hilang. Dengan demikian, RAM hanya dapat digunakan sebagai penyimpanan sementara. Dua tradisional bentuk RAM yang digunakan di komputer DRAM dan SRAM.DYNAMIC teknologi RAM RAM dibagi menjadi dua teknologi: dinamis dan statis. Sebuah RAM dinamis (DRAM) dibuat dengan sel yang menyimpan data sebagai muatan kapasitor. Ada atau tidak adanya biaya dalam kapasitor ditafsirkan sebagai biner 1 atau 0. Karena kapasitor memiliki kecenderungan alami untuk debit, dinamis

Gambar 5.2a adalah struktur DRAM khas untuk sel individu yang menyimpan 1 bit.Baris alamat diaktifkan ketika nilai bit dari sel ini harus dibaca atau ditulis.transistor bertindak sebagai saklar yang tertutup (yang memungkinkan arus mengalir) jika tegangan adalah diterapkan pada baris alamat dan terbuka (tidak ada arus mengalir) jika tidak ada tegangan hadir pada baris alamat.

Untuk menulis operasi, sinyal tegangan diterapkan ke baris bit; tegangan tinggi mewakili 1, dan tegangan rendah merupakan 0 Sinyal ini kemudian diterapkan pada baris alamat, memungkinkan biaya yang akan ditransfer ke kapasitor.

Untuk operasi baca, ketika baris alamat yang dipilih, transistor menyala dan muatan yang tersimpan pada kapasitor adalah makan keluar ke garis sedikit dan arti amplifier. Arti penguat membandingkan tegangan kapasitor untuk nilai referensi dan menentukan apakah sel berisi logika 1 atau logika 0.Pembacaan dari sel pembuangan kapasitor,yang harus dikembalikan untuk menyelesaikan operasi.

Meskipun sel DRAM digunakan untuk menyimpan satu bit (0 atau 1), pada dasarnya perangkat analog. kapasitor dapat menyimpan nilai biaya dalam kisaran; ambang batas Nilai menentukan apakah muatan ditafsirkan sebagai 1 atau 0.

RAM statis Sebaliknya, RAM statis (SRAM) adalah perangkat digital yang menggunakan elemen logika yang sama digunakan dalam prosesor. Dalam SRAM, nilai biner disimpan menggunakan flip-flop konfigurasi logika-gerbang tradisional (lihat Bab 11 untuk deskripsi dari sandal jepit). Sebuah RAM statis akan menyimpan data yang selama kekuasaan disuplai untuk itu.

Gambar 5.2b adalah struktur SRAM khas untuk sel individu. empat transistor (T1, T2, T3, T4) lintas terhubung dalam suatu pengaturan yang menghasilkan logika stabil negara. Dalam logika state 1, titik C1 tinggi dan titik C2 rendah; dalam keadaan ini, T1 dan T4 adalah off dan T2 dan T3 adalah on.1 Dalam logika negara 0, titik C1 rendah dan titik C2 tinggi; dalam keadaan ini,T1 dan T4 yang dan T2 dan T3 adalah off. Kedua negara yang stabil selama langsung saat ini (dc) tegangan diterapkan. Tidak seperti DRAM, tidak ada refresh diperlukan untuk menyimpan data.

Seperti pada DRAM, baris alamat SRAM digunakan untuk membuka atau menutup switch.Baris alamat mengontrol dua transistor (T5 dan T6). Ketika sinyal diterapkan untuk baris ini, dua transistor diaktifkan, memungkinkan membaca atau menulis operasi. Untuk menulis operasi, nilai bit yang diinginkan diterapkan ke baris B, sementara komplemennya diterapkan untuk jalur B. Hal ini akan memaksa empat transistor (T1, T2, T3, T4) ke dalam yang tepat negara. Untuk operasi baca, nilai bit dibaca dari baris B.

C. Jenis ROM

Seperti namanya, memori read-only (ROM) berisi pola permanen

data yang tidak dapat diubah. Sebuah ROM adalah nonvolatile; yaitu, tidak ada sumber daya diperlukan untuk mempertahankan nilai-nilai bit dalam memori. Meskipun dimungkinkan untuk membaca ROM,tidak mungkin untuk menulis data baru ke dalamnya. Sebuah aplikasi penting dari ROM adalah microprogramming,dibahas di Bagian Empat. aplikasi potensial lainnya termasuk

• subrutin Perpustakaan

• Program Sistem

• Fungsi tabel

Untuk persyaratan sederhana berukuran, keuntungan dari ROM adalah bahwa data atau program adalah permanen dalam memori utama dan tak perlu dimuat dari penyimpanan sekunder alat.

Sebuah ROM dibuat seperti chip sirkuit lain yang terintegrasi, dengan data sebenarnyakabel ke dalam chip sebagai bagian dari proses fabrikasi. Ini menyajikan dua masalah:

• Langkah penyisipan data mencakup biaya tetap relatif besar, apakah satu atau ribuan salinan dari ROM tertentu yang dibuat.

• Tidak ada ruang untuk kesalahan.Jika salah satu bit yang salah,seluruh batch ROM harus dibuang.

hanya sejumlah kecil dari ROM dengan konten memori tertentu diperlukan, alternatif yang lebih murah adalah ROM diprogram (PROM). Seperti ROM, PROM adalah nonvolatile dan dapat ditulis ke dalam hanya sekali. Untuk PROM,proses penulisan dilakukan secara elektrik dan dapat dilakukan oleh pemasok atau pelanggan di lain waktu daripada fabrikasi chip asli. peralatan khusus adalah

diperlukan untuk menulis atau proses "pemrograman". PROMs memberikan fleksibilitas dan kenyamanan. ROM tetap menarik untuk volume tinggi produksi berjalan.

Variasi lain pada read-only memory adalah read-sebagian besar memori, yang

berguna untuk aplikasi di mana membaca operasi jauh lebih sering daripada menulis operasi tapi untuk yang penyimpanan nonvolatile diperlukan. Ada tiga umum bentuk read-sebagian besar memori: EPROM, EEPROM, dan flash memory.

The optik bisa dihapus programmable read-only memory (EPROM) dibaca danditulis elektrik, seperti dengan PROM. Namun, sebelum menulis operasi, Semua sel penyimpanan harus dihapus untuk keadaan awal yang sama dengan pemaparan dari dikemas chip yang radiasi ultraviolet. Penghapusan dilakukan oleh bersinar ultraviolet intens cahaya melalui jendela yang dirancang ke dalam chip memori. Proses penghapusan ini dapat dilakukan berulang-ulang; setiap penghapusan dapat mengambil sebanyak 20 menit untuk melakukan. Dengan demikian, EPROM dapat diubah beberapa kali dan, seperti ROM dan PROM, memegang datanya hampir tanpa batas. Untuk jumlah yang sebanding dari penyimpanan,EPROM lebih mahal dari PROM.

Bentuk lain dari memori semikonduktor adalah flash memori ( dinamakan demikian karena dari kecepatan yang dapat memprogram ) . Pertama kali diperkenalkan pada pertengahan 1980-an ,memori flash adalah penengah antara EPROM dan EEPROM di kedua biaya dan fungsionalitas . Seperti EEPROM , flash memori menggunakan teknologi penghapusan listrik .Seluruh memori flash bisa dihapus dalam satu atau beberapa detik , yang jauh lebih cepat dari EPROM. Selain itu, adalah mungkin untuk menghapus hanya blok memori daripada seluruh Chip . Flash memory mendapatkan namanya karena microchip ini disusun sehingga

bahwa bagian dari sel memori akan terhapus dalam aksi tunggal atau " flash. " Namun,memori flash tidak menyediakan byte - tingkat penghapusan . Seperti EPROM, memori flash hanya menggunakan satu transistor per bit , sehingga mencapai kepadatan tinggi ( dibandingkan dengan EEPROM ) dari EPROM .

D. chip Logic

Setiap chip berisi array sel memori .Dalam hirarki memori secara keseluruhan , kami melihat bahwa ada trade-off antara kecepatan, kapasitas , dan biaya . trade- off ini juga ada ketika kita mempertimbangkan organisasi sel memori dan logika fungsional pada sebuah chip.Untuk memori semikonduktor, salah satu masalah adalah jumlah bit data yang dapat dibaca / ditulis pada suatu waktu.

Gambar 5.3 menunjukkan sebuah organisasi khas 16-Mbit DRAM. Dalam hal ini, 4 bit dibaca atau ditulis pada suatu waktu. Logikanya, array memori diorganisasikan sebagai empat persegi array 2048 oleh 2048 elemen. Berbagai pengaturan fisik yang mungkin. dalam setiap kasus,elemen array yang terhubung oleh kedua horisontal (baris) dan vertikal (Kolom) baris.Setiap garis horizontal menghubungkan ke Pilih terminal setiap sel dalam nya baris setiap baris vertikal menghubungkan ke terminal data-In / Rasa setiap sel dalam kolomnya.

Alamat garis memasok alamat kata yang akan dipilih. Sebanyak log2 W

baris yang diperlukan. Dalam contoh kita, 11 jalur alamat yang diperlukan untuk memilih salah satu dari 2048 baris. Ini 11 baris yang dimasukkan ke dalam decoder baris, yang memiliki 11 jalur input dan 2048 baris untuk output. Logika decoder mengaktifkan satu pun dari 2.048 output tergantung pada pola bit pada 11 jalur input (211 = 2.048).

Tambahan 11 baris alamat memilih salah satu dari 2.048 kolom dari 4 bit per kolom.Empat jalur data yang digunakan untuk input dan output dari 4 bit ke dan dari buffer data.Pada input (write), pengemudi sedikit setiap baris bit diaktifkan untuk 1 atau 0 sesuai dengan nilai dari garis data yang sesuai. Pada output (baca), nilai setiap baris bit dilewatkan melalui penguat rasa dan disajikan dengan garis data. Baris baris memilih deretan sel yang digunakan untuk membaca atau menulis.

Karena hanya 4 bit dibaca / ditulis untuk DRAM ini, harus ada beberapa DRAM terhubung ke memory controller untuk membaca / menulis kata data ke bus.Perhatikan bahwa hanya ada 11 alamat baris (A0-A10), setengah jumlah Anda harapkan untuk 2048 * 2048 larik. Hal ini dilakukan untuk menghemat jumlah pin.22 baris alamat diperlukan dilewatkan melalui pilih logika eksternal ke chip dan multiplexing ke 11 baris alamat. Pertama, 11 sinyal alamat dilewatkan kechip untuk menentukan alamat baris dari array, dan kemudian 11 sinyal alamat lain disajikan untuk alamat kolom. Sinyal ini disertai dengan alamat baris pilih (RAS) dan kolom alamat pilih (CAS) sinyal untuk memberikan waktu ke chip.

menulis memungkinkan (WE) dan output mengaktifkan (OE) pin menentukan apakah menulis atau membaca operasi dilakukan. Dua pin lainnya, tidak ditunjukkan pada Gambar 5.3, yang ground (VSS) dan sumber tegangan (Vcc).

Sebagai samping, multiplexing mengatasi ditambah penggunaan array persegi menghasilkan empat kali lipat dari ukuran memori dengan setiap generasi baru dari chip memori. Satu lagi pin dikhususkan untuk menangani ganda jumlah baris dan kolom, dan ukuran dari chip memori tumbuh dengan faktor 4. Gambar 5.3 juga menunjukkan masuknya sirkuit penyegaran. Semua DRAM membutuhkan operasi penyegaran.

E. Chip Packaging

Seperti yang telah disebutkan dalam Bab 2, sirkuit terpadu dipasang pada sebuah paket yang berisi pin untuk koneksi ke dunia luar. Gambar 5.4a menunjukkan contoh EPROM paket, yang merupakan chip 8-Mbit disusun sebagai 1M * 8. Dalam hal ini, organisasi diperlakukan sebagai chip satu kata-per- paket. Paket termasuk 32 pin, yang merupakan salah satu paket chip standar ukuran. Pin mendukung garis sinyal berikut:

• Alamat kata yang diakses. Untuk 1M kata, total 20 (220 = 1M)

pin diperlukan (A0-A19).

• Data yang akan dibacakan, yang terdiri dari 8 baris (D0-D7).

• Catu daya ke chip (Vcc).

• Sebuah pin ground (VSS).

• Sebuah chip mengaktifkan (CE) pin. Karena mungkin ada lebih dari satu chip memori, yang masing-masing terhubung ke bus alamat yang sama, pin CE digunakan untuk menunjukkan apakah alamat berlaku untuk chip ini. Pin CE diaktifkan dengan logika terhubung ke tingkat tinggi bit dari bus alamat (yaitu, alamat bit atas A19). Penggunaan sinyal ini diilustrasikan saat.

• Sebuah program tegangan (Vpp) yang disediakan selama pemrograman (menulis operasi). Konfigurasi DRAM pin khas ditunjukkan pada Gambar 5.4b, untuk chip 16-Mbit disusun sebagai 4M * 4. Ada beberapa perbedaan dari chip ROM. Karena RAM yang dapat diperbarui, pin data input / output. Menulis mengaktifkan (KAMI) dan output mengaktifkan (OE) pin mengindikasikan apakah ini menulis atau membaca operasi.

Karena DRAM diakses oleh baris dan kolom , dan alamat multiplexing ,

hanya 11 pin alamat diperlukan untuk menentukan 4M baris / kombinasi kolom

( 211 * 211 = 222 = 4M ) . Fungsi dari alamat baris pilih ( RAS ) dan kolom

mengatasi pilih ( CAS ) pin dibahas sebelumnya . Akhirnya, tidak ada koneksi ( NC )

pin disediakan sehingga ada bahkan jumlah pin .

F. Organisasi modul

Jika chip RAM hanya 1 bit per kata , maka jelas kita akan membutuhkan setidaknya

jumlah chip sama dengan jumlah bit per kata . Sebagai contoh , Gambar 5.5

menunjukkan bagaimana modul memori yang terdiri dari 256 ribu kata 8 - bit bisa diatur . Untuk

256 ribu kata , alamat 18 - bit yang dibutuhkan dan dipasok ke modul dari beberapa

sumber eksternal (misalnya , jalur alamat bus yang modul terpasang ) .

Alamat ini disajikan untuk 8 256K * 1 - bit chip , yang masing-masing memberikan input /

output 1 bit .

G. Memory interleaved

memori utama terdiri dari kumpulan chip memori DRAM . Sejumlah chip dapat dikelompokkan bersama-sama untuk membentuk sebuah bank memori . Hal ini dimungkinkan untuk mengatur bank memori dengan cara yang dikenal sebagai memori sisipan . Setiap bank mandiri mendapat layanan memori membaca atau menulis permintaan , sehingga sistem dengan K bank dapat melayani permintaan K secara bersamaan , meningkatkan memori membaca atau menulis

tarif dengan faktor K. Jika kata berturut-turut dari memori disimpan di berbagai bank , maka transfer blok memori dipercepat . mengeksplorasi E Lampiran topik memori disisipkan .

5.2 ERROR KOREKSI

Sebuah sistem memori semikonduktor Ini dapat dikategorikan sebagai kegagalan keras dan kesalahan lembut. Sebuah kegagalan hard adalah cacat fisik permanen sehingga sel memori atau sel yang terkena tidak dapat dipercaya menyimpan data tetapi menjadi terjebak di 0 atau 1 atau switch tak menentu antara 0 dan 1. kesalahan keras dapat disebabkan oleh keras penyalahgunaan lingkungan, cacat manufaktur, dan memakai. Sebuah kesalahan lunak adalah acak, acara non destruktif yang mengubah isi dari satu atau lebih sel memori tanpa merusak memori. kesalahan lunak dapat disebabkan oleh masalah pasokan listrik atau partikel alpha. Partikel-partikel ini hasil dari peluruhan radioaktif dan menyedihkan umum karena inti radioaktif ditemukan dalam jumlah kecil di hampir semua bahan. Kedua kesalahan keras dan lunak yang jelas tidak diinginkan, dan yang paling utama yang modern sistem memori termasuk logika untuk kedua mendeteksi dan mengoreksi kesalahan. Gambar 5.7 menggambarkan secara umum bagaimana proses dilakukan. Kapan data yang akan ditulis ke dalam memori, perhitungan, digambarkan sebagai fungsi f, dilakukan pada data untuk menghasilkan kode. Kedua kode dan data disimpan. Demikian, jika kata M-bit data akan disimpan dan kode ini panjang K bit, maka ukuran sebenarnya dari kata yang tersimpan adalah M + K bit. Ketika kata disimpan sebelumnya dibacakan, kode yang digunakan untuk mendeteksi dan mungkin memperbaiki kesalahan. Sebuah set baru kode K bit yang dihasilkan dari data bit M dan dibandingkan dengan bit kode diambil. perbandingannya satu dari tiga hasil:

• Tidak ada kesalahan yang terdeteksi. The diambil bit data dikirim keluar.

• Sebuah kesalahan terdeteksi, dan adalah mungkin untuk memperbaiki kesalahan. Bit data ditambah koreksi kesalahan bit dimasukkan ke korektor, yang menghasilkan set yang benar M bit untuk dikirim keluar.

• Sebuah kesalahan terdeteksi, tetapi tidak mungkin untuk memperbaikinya. Kondisi ini dilaporkan

Kode yang beroperasi dalam mode ini disebut sebagai kesalahan-kode koreksi. SEBUAH Kode ditandai dengan jumlah kesalahan bit dalam sebuah kata yang dapat memperbaiki dan mendeteksi.

Gambar 5.2 ini memberikan jumlah bit yang diperlukan untuk memperbaiki kesalahan bit tunggal dalam kata mengandung M bit data. Misalnya, untuk sebuah kata dari 8 bit data (M = 8), kita memiliki

• K = 3: 23-01 Juni 8 + 3

• K = 4: 24-01 Juli 8 + 4

Dengan demikian, delapan bit data memerlukan empat bit cek. Pertama tiga kolom Tabel 5.2 daftar jumlah bit check diperlukan untuk berbagai panjang word data.Untuk kenyamanan, kami ingin menghasilkan sindrom 4-bit untuk data 8-bit kata dengan karakteristik sebagai berikut

• Jika sindrom berisi semua 0s, tidak ada kesalahan telah terdeteksi.

• Jika sindrom berisi satu dan hanya satu bit set ke 1, maka kesalahan memiliki terjadi di salah satu dari 4 bit check. Tidak ada koreksi yang diperlukan.

• Jika sindrom berisi lebih dari satu bit set ke 1, maka nilai numerik sindrom menunjukkan posisi bit data dalam kesalahan. bit data ini terbalik untuk koreksi.

Untuk mencapai karakteristik ini, data dan bit check disusun menjadi 12-bit kata seperti yang digambarkan dalam Gambar 5.9. Posisi bit diberi nomor dari 1 sampai 12. Posisi-posisi bit yang jumlahnya posisi yang kekuatan dari 2 ditetapkan sebagai cek bit. Cek bit dihitung sebagai berikut, dimana simbol {menunjuk eksklusif-OR operasi:

5.3 ADVANCED DRAM ORGANISASI hambatan sistem yang paling penting ketika menggunakan prosesor yang berkinerja tinggi adalah sistem interface untuk memori internal utama. interface ini adalah jalur yang paling penting dalam seluruh sistem komputer. Bangunan dasar blok memori utama tetap chip DRAM, seperti yang terjadi selama puluhan tahun sampai

baru-baru ini, belum ada perubahan signifikan dalam arsitektur DRAM sejak Awal 1970-an. Chip DRAM tradisional dibatasi baik oleh arsitektur internal dan dengan antarmuka untuk bus memori prosesor.

A. DRAM sinkron

Salah satu bentuk yang paling banyak digunakan dari DRAM adalah DRAM sinkron (SDRAM) [Vogl 94]. Tidak seperti DRAM tradisional, yang asynchronous, pertukaran SDRAM data dengan prosesor disinkronkan dengan sinyal clock eksternal dan berjalan pada kecepatan penuh bus processor / memori tanpa memaksakan menunggu negara. Dalam DRAM khas, prosesor menyediakan alamat dan tingkat kontrol untuk memori, yang menunjukkan bahwa satu set data dilokasi tertentu di memori harus akan baik dibaca dari atau ditulis ke DRAM. Setelah penundaan,waktu akses, DRAM baik menulis atau membaca data. Selama akses-waktu tunda, DRAM tersebut melakukan berbagai fungsi internal, seperti mengaktifkan kapasitansi tinggi dari baris dan kolom baris, penginderaan data, dan routing data melalui output buffer. prosesor hanya harus menunggu melalui penundaan ini, sistem melambat kinerja. Dengan akses sinkron, DRAM memindahkan data masuk dan keluar di bawah kendali jam sistem. Prosesor atau masalah utama lainnya instruksi dan alamat informasi, yang terkunci oleh DRAM. DRAM kemudian merespon setelah set jumlah siklus jam. Sementara itu, master aman dapat melakukan tugas-tugas lain sementara SDRAM memproses permintaan.

B. DDRSDRAM

SDRAM hanya dapat mengirim data ke prosesor sekali per siklus clock bus. Sebuah versi baru dari SDRAM, disebut sebagai double-data-rate SDRAM dapat mengirim data dua kali per siklus clock, sekali pada tepi naik dari jam pulsa dan sekali pada tepi jatuh. DDR DRAM dikembangkan oleh JEDEC Padat Teknologi Negara Asosiasi, Electronic Industries Alliance semikonduktor-engineering-standardisasi tubuh. Banyak perusahaan membuat chip DDR, yang secara luas digunakan dalam komputer desktop dan server.

C. Cache DRAM

Cache DRAM (SDRAM), yang dikembangkan oleh Mitsubishi [HIDA90, ZHAN01], terintegrasi SRAM cache yang kecil (16 Kb) ke sebuah chip DRAM generik. SRAM pada CDRAM dapat digunakan dalam dua cara. Pertama, dapat digunakan sebagai Cache benar, yang terdiri dari sejumlah baris 64-bit. Modus cache CDRAM yang efektif untuk akses random biasa untuk memori.

5.4 DIREKOMENDASIKAN READING

[PRIN97] memberikan perawatan yang komprehensif dari teknologi memori semikonduktor, termasuk SRAM, DRAM, dan kenangan flash. [SHAR97] mencakup bahan yang sama, dengan lebih

menekankan pada isu-isu pengujian dan kehandalan. [SHAR03] dan [PRIN02] fokus pada lanjutan DRAM dan SRAM arsitektur. Untuk mendalam di DRAM, lihat [JACO08] dan [KEET01]. [CUPP01] memberikan perbandingan kinerja yang menarik dari berbagai DRAM skema. [BEZ03] adalah pengenalan yang komprehensif untuk flash teknologi memori.Penjelasan yang baik dari kesalahan-kode koreksi terkandung dalam [MCEL85]. Untuk lebih dalam studi, berharga perawatan buku-panjang yang [ADAM91] dan [BLAH 83]. A dibaca teoritis dan pengobatan matematika kesalahan-kode koreksi adalah [ASH90]. [SHAR97] mengandung survei yang baik dari kode yang digunakan dalam ingatan utama kontemporer.

5.5 ISTILAH KUNCI, PERTANYAAN REVIEW, DAN MASALAH Syarat utama

BAB 6 / EKSTERNAL MEMORY

6.1 DISK MAGNETIC Sebuah disk piring melingkar dibangun dari bahan non-magnetik, yang disebut substrat, dilapisi dengan bahan magnetizable. Secara tradisional, substrat telah aluminium atau bahan paduan aluminium. Baru-baru ini, substrat kaca telah diperkenalkan. Substrat kaca memiliki sejumlah manfaat, termasuk yang berikut:

• Peningkatan keseragaman permukaan film magnetik untuk meningkatkan disk yang keandalan • Penurunan signifikan dalam cacat permukaan keseluruhan untuk membantu mengurangi baca-tulis kesalahan • Kemampuan untuk mendukung ketinggian terbang rendah (dijelaskan kemudian) • kekakuan yang lebih baik untuk mengurangi dinamika disk yang • kemampuan lebih besar untuk menahan shock dan kerusakan

a. Magnetik Baca dan Tulis Mekanisme

Data dicatat dan kemudian diambil dari disk melalui kumparan melakukan penamaan kepala dalam banyak sistem, ada dua kepala, kepala membaca dan kepala menulis. Selama membaca atau menulis operasi, kepala stasioner sementara piring berputar di bawahnya. Mekanisme menulis mengeksploitasi fakta bahwa listrik mengalir melalui kumparan menghasilkan medan magnet. pulsa listrik dikirim ke tulis kepala, dan yang dihasilkan pola magnetik direkam pada permukaan bawah, dengan pola yang berbeda untuk arus positif dan negatif.

b. Organisasi Data dan Pemformatan

kepala adalah perangkat yang relatif kecil yang mampu membaca dari atau menulis ke porsi dari piring berputar di bawahnya. Hal ini menimbulkan organisasi data pada piring dalam satu set konsentris cincin, disebut track. Setiap lagu adalah lebar sama dengan kepala. Ada ribuan lagu per permukaan.

Gambar 6.2 menggambarkan tata letak data ini. trek yang berdekatan dipisahkan oleh celah. Ini mencegah, atau setidaknya meminimalkan, kesalahan karena misalignment dari kepala atau hanya gangguan dari medan magnet. Data ditransfer ke dan dari disk dalam sektor (Gambar 6.2). biasanya ada ratusan sektor per track, dan ini mungkin baik tetap atau variabel panjangnya. Dalam kebanyakan sistem kontemporer, sektor panjang tetap digunakan, dengan 512 byte menjadi ukuran sektor hampir universal. Untuk menghindari memaksakan presisi tidak masuk akal persyaratan pada sistem, sektor yang berdekatan dipisahkan oleh intratrack (antarsektor) celah. Sedikit dekat pusat disk yang berputar perjalanan melewati suatu titik tetap (seperti bacaan menulis kepala) lebih lambat dari sedikit di luar. Oleh karena itu, beberapa cara harus ditemukan untuk mengkompensasi variasi dalam kecepatan sehingga kepala dapat membaca semua bit pada tingkat yang sama. Hal ini dapat dilakukan dengan meningkatkan jarak antara bit informasi disimpan di segmen disk. Informasi tersebut kemudian dipindai pada saat yang sama Tingkat dengan memutar disk dengan kecepatan tetap, yang dikenal sebagai kecepatan sudut konstan (CAV). Gambar 6.3a menunjukkan tata letak disk menggunakan CAV. disk dibagi ke dalam sejumlah sektor pie berbentuk dan menjadi serangkaian trek konsentris. Keuntungan menggunakan CAV adalah bahwa blok individual dari data dapat langsung ditangani oleh melacak dan sektor. Untuk memindahkan kepala dari lokasi saat ini ke alamat tertentu, itu hanya membutuhkan gerakan singkat dari kepala ke trek tertentu dan menunggu sebentar untuk sektor yang tepat untuk berputar di bawah kepala. Kerugian dari CAV adalah bahwa jumlah data yang dapat disimpan pada trek luar panjang adalah satu-satunya yang sama seperti apa yang bisa disimpan di atas rel dalam singkat.

c. Karakter fisik

Tabel 6.1 daftar karakteristik utama yang membedakan antara berbagai jenis disk magnetik. Pertama, kepala baik dapat tetap atau bergerak sehubungan dengan arah radial dari piring. Dalam disk tetap kepala, ada satu read-write kepala per track. Semua kepala yang dipasang pada lengan kaku yang meluas diseluruh semua trek Sistem seperti ini jarang terjadi hari ini. Dalam disk bergerak-kepala, hanya ada satu baca-tulis kepala. Sekali lagi, kepala dipasang pada lengan. Karena kepala harus dapat diposisikan di atas trek apapun, lengan dapat diperpanjang atau ditarik untuk tujuan ini,Disk itu sendiri sudah terpasang dalam disk drive, yang terdiri dari lengan, poros yang berputar disk, dan elektronik yang dibutuhkan untuk input dan output data biner.Sebuah disk dapat dilepas

secara permanen dipasang di disk drive. hard disk dikomputer pribadi adalah disk yang dapat dilepas. Sebuah removable disk dapat dihapus dan diganti dengan disk lain. Keuntungan dari tipe yang terakhir adalah bahwa unlimited jumlah data yang tersedia dengan jumlah terbatas sistem disk. Selanjutnya, disk seperti itu dapat dipindahkan dari satu sistem komputer ke komputer lain. disket dan cartridge ZIP disk adalah contoh dari removable disk. Bagi kebanyakan disk, lapisan magnetizable diterapkan untuk kedua sisi piring, yang kemudian disebut sebagai dua sisi. Beberapa sistem disk lebih murah menggunakan disk single-sided.Beberapa disk drive mengakomodasi beberapa piring ditumpuk vertikal pecahan inci terpisah. Beberapa senjata yang disediakan (Gambar 6.5). Multiple-platter disk mempekerjakan kepala bergerak, dengan satu read-write kepala per permukaan piring. Semua dari kepala secara mekanis tetap sehingga semua berada pada jarak yang sama dari pusat disk dan bergerak bersama. Dengan demikian, setiap saat, semua kepala diposisikan lebih

track yang dari jarak yang sama dari pusat disk. Himpunan semua trek dalam posisi relatif sama di piring disebut sebagai silinder. Sebagai contoh,semua trek berbayang pada Gambar 6.6 adalah bagian dari satu silinder.Akhirnya, mekanisme kepala menyediakan

klasifikasi disk menjadi tiga jenis.Secara tradisional, membaca-menulis kepala telah diposisikan dengan jarak yang tetap di atas piring, memungkinkan celah udara. Pada ekstrem yang lain adalah mekanisme kepala yang benar-benar datang ke dalam kontak fisik dengan media selama membaca atau menulis operasi. Ini Mekanisme ini digunakan dengan floppy disk, yang merupakan, piring fleksibel kecil dan Jenis yang paling mahal dari disk.

Parameter Kinerja Disk Rincian sebenarnya operasi disk I / O tergantung pada sistem komputer, operasi sistem, dan sifat dari I / O channel dan disk controller hardware. SEBUAH diagram waktu umum disk I / O transfer ditunjukkan pada Gambar 6.7. Ketika disk drive operasi, disk berputar pada kecepatan konstan. Untuk membaca atau menulis, kepala harus diposisikan pada trek yang dikehendaki dan pada awal dari sektor diinginkan di jalur itu. Temukan trek melibatkan menggerakkan kepala di

sistem bergerak-kepala atau elektronik memilih satu kepala pada sistem fixed-kepala. Pada sistem bergerak-head, waktu yang dibutuhkan untuk posisi kepala di trek adalah dikenal sebagai mencari waktu. Dalam kedua kasus, setelah lagu tersebut dipilih, disk controller menunggu sampai sektor yang sesuai berputar untuk berbaris dengan kepala. Waktu yang dibutuhkan untuk awal sektor ini mencapai kepala dikenal sebagai delay rotasi, atau latency rotasi. Jumlah dari mencari waktu, jika ada, dan delay rotasi sama waktu akses, yang merupakan waktu yang dibutuhkan untuk masuk ke posisi untuk membaca atau menulis. Sekali kepala dalam posisi, membaca atau menulis operasi selanjutnya dilakukan karena sektor bergerak di bawah kepala; ini adalah bagian transfer data dari operasi; waktu diperlukan untuk transfer adalah waktu transfer. Selain waktu akses dan waktu transfer, ada beberapa antrian penundaan biasanya terkait dengan operasi disk I / O. Ketika proses mengeluarkan I / O permintaan, terlebih dahulu menunggu dalam antrian untuk perangkat yang tersedia. Saat itu waktu, perangkat ditugaskan untuk proses. Jika saham perangkat tunggal I / O channel atau satu set I / O channel dengan disk drive lain, maka mungkin ada tambahan menunggu saluran yang tersedia. Pada titik itu, pencarian dilakukan dimulai dari akses disk.