Memory Computer, Registers, ROM, RAM, Bus

Memory Computer, Registers, ROM, RAM, Bus
Memori digunakan untuk menyimpan informasi. Informasi dalam komputer adalah program (instruksi dan operand) dan informasi control.

Kapasitas dan kecepatan memori adalah dua hal penting dalam pemanfaatan komputer. Beberapa jenis memori hingga kini terus dikembangkan dan pada akhirnya terdapat banyak konsep manajemen memori yang ada.

CPU :  3 Major Components
  • ALU (Arithmetic Logic Unit) : Performs calculations and comparisons (data changed)
  • CU (Control Unit) : Performs fetch/execute cycle.
a. Functions :

1. Moves data to and from CPU registers and other hardware components (no change in data).
2. Accesses program instructions and issues commands to the ALU.

b. Subparts :

1. Memory management unit: Supervises fetching instructions and data.
2. I/O Interface: Sometimes combined with memory management unit as Bust Interface Unit.
    • Registers. Example :  Program counter (PC) or instruction pointer determines next instruction for execution
    Concept of Registers
    • Small, permanent storage locations within the CPU used for a particular purpose
    • Manipulated directly by the Control Unit
    • Wired for specific function
    • Size in bits or bytes (not MB like memory)
    • Can hold data, an address or an instruction
    • How many registers does the LMC have ?
    Registers
    • Use of Registers.
    1. Scratchpad for currently executing program. (Holds data needed quickly or frequently).
    2. Stores information about status of CPU and currently executing program. (Address of next program instruction, Signals from external devices)
      • General Purpose Registers.
      1. User-visible registers.
      2. Hold intermediate results or data values, e.g., loop counters.
      3. Equivalent to LMC’s calculator.
      4. Typically several dozen in current CPUs
        Special-Purpose Registers
        • Program Count Register (PC). Also called instruction pointer
        • Instruction Register (IR). Stores instruction fetched from memory
        • Memory Address Register (MAR)
        • Memory Data Register (MDR)
        • Status Registers.
        1. Status of CPU and currently executing program.
        2. Flags (one bit Boolean variable) to track condition like arithmetic carry and overflow, power failure, internal computer error
          Register Operations
          • Stores values from other locations (registers and memory)
          • Addition and subtraction
          • Shift or rotate data
          • Test contents for conditions such as zero or positive
          Operation of Memory
          • Each memory location has a unique address
          • Address from an instruction is copied to the MAR which finds the location in memory
          • CPU determines if it is a store or retrieval
          • Transfer takes place between the MDR and memory
          • MDR is a two way register
          Memory Capacity

          Determined by two factors
          • Number of bits in the MAR .
          a. LMC = 100 (00 to 99). 
          b. 2K where K = width of the register in bits
            • Size of the address portion of the instruction.
            a. 4 bits allows 16 locations.
            b. 8 bits allows 256 locations.
            c. 32 bits allows 4,294,967,296 or 4 GB
              • Important for performance. Insufficient memory can cause a processor to work at 50% below performance
              Parameter Memory
              • Kapasitas. Memori mempunyai alamat dan panjang word w bit, kapasistas memori adalah l x w bit
              • Kecepatan. Diukur dengan waktu akses (TA) dan waktu pemulihan (TG). Millisecond = one-thousandth of a second
              • Latency. Waktu yang digunakan untuk mengakses lokasi (word) yang pertama dalam rangkaian lokasi (blok lokasi)
              • Bandwidth. Kecepatan transfer data memori yang dinyatakan dalam jumlah byte per detik
              Storage Devices

              1. Primary memory
              2. Expanded storage
              3. Secondary storage

              ROM

              ROM adalah CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), yaitu teknologi yang digunakan untuk mendeteksi konfigurasi BIOS (Basic Input Output System) yang akan muncul pertama kali bila komputer dinyalakan.
              • PROM (Programmable ROM). Memori yang disimpan secara permanen dan tidak dapat diubah oleh komputer atau pemakai. Memory jenis ini hanya bisa diisi satu kali saja.
              • EPROM (Erasable Programmable ROM). Memori disimpan tidak permanen dan dapat dihapus jika diinginkan. Untuk menghapus isinya dapat menggunakan sinar ultraviolet atau dialiri dengan arus listrik.
              • EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM). Memori yang dapat diisi dan dihapus secara elektrik.
              • Flash ROM. Memori bekerja dengan sangat cepat, namun harganya sangat mahal
              RAM

              Memory yang dapat digunakan untuk membaca dan menulis. Memori ini menyimpan data maupun program bersifat sementara (temporary), yaitu data atau program tersebut akan hilang bila komputer dimatikan.
              • SRAM (Static RAM). Memori yang digunakan secara statis. RAM jenis ini digunakan untuk mempercepat proses yang dilakukan oleh komputer.
              • DRAM (Dinamic RAM). Memori yang digunakan secara dinamis. RAM jenis ini harus menggunakan catu daya listrik sendiri yang digunakan secara terus menerus.
              • NVRAM. Memori jenis SRAM, namun memiliki catu daya sendiri melalui sebuah baterai. Sehingga mampu menyimpan daya meskipun komputer dimatikan. RAM ini berfungsi untuk menyimpan jam, tanggal, dan konfigurasi memori.
              • FRAM (Ferroelectric RAM). RAM yang tidak memerlukan catu daya listrik atau baterai karena menggunakan medan magnet.
              Fetch-Execute Cycle

              Dua siklus proses yang terjadi pada sebuah instruksi dan data di dalam sebuah memori :
              • Fetch = Ambil. Decode atau temukan instruksi di dalam memori untuk kemudian dimasukkan ke dalam register
              • Execute = Kerjakan. Membentuk sebuah operasi sesuai instruction yang diberikan. Memindahkan data
              Bus
              • Koneksi secara fisik yang memungkinkan untuk mentransfer data dari satu lokasi ke lokasi yang lain dalam sebuah sistem komputer.
              • Kumpulan dari sebuah konduktor (kawat) untuk membawa sinyal dari satu lokasi ke lokasi yang lain dalam sebuah sistem komputer
                Line : each conductor in the bus

                4 macam sinyal :

                1. Data (alphanumeric, numerical, instructions)
                2. Addresses
                3. Control signals
                4. Power (sometimes)
                • Menghubungkan CPU and Memory
                • I/O peripherals: Dapat berada pada bus yang sama seperti halnya CPU/memory atau dapat berada di bus yang berbeda
                • “Kemasan secara fisik” pada dasarnya sering disebut backplane. Disebut juga system bus  atau external bus. Contoh: Broadcast bus. Bagian dari sebuah motherboard yang berisi CPU dan komponen lainnya
                Bus Characteristics

                Protocol:
                • Documented agreement for communication
                • Specification that spells out the meaning of each line and each signal on each line
                Throughput, i.e., data transfer rate in bits per second. Data width in bits carried simultaneously
                Previous
                Next Post »