BAB VI - CACHE MEMORY

BAB VI
CACHE MEMORY

A.    DEFINISI CACHE MEMORY

Memori utama yang digunakan sisterm komputer pada awalnya dirasakan masih lambat kerjanya dibandingkan dengan kinerja CPU, sehingga perlu dibuat sebuah memori yang dapat membantu kerja memori utama tersebut, sebagai perbandingan waktu akses memori cache lebih cepat 5-10 kali dibandingkan memori utama.

Gambar. Posisi Cache Memory pada sistem memory

Gambar. Sistem interkoneksi yang terkait dengan Cache Memory

Cache memory adalah memori yang memiliki kecepatan sangat tinggi yang digunakan sebagai perantara antara RAM dan CPU. Memori ini mempunyai kecepatan yang lebih tinggi daripada RAM. Memori ini digunakan untuk menjembatani perbedaan kecepatan CPU yang sangat tinggi dengan kecepatan RAM yang jauh lebih rendah. Jika processor membutuhkan suatu data, pertama-tama ia akan mencarinya pada cache. Jika data ditemukan, processor akan langsung membacanya dengan delay yang sangat kecil. Tetapi jika data tidak ditemukan, processor akan mencarinya pada RAM.

Cache adalah memory berukuran kecil yang sifatnya temporary (sementara). Cache umumnya terbagi menjadi beberapa jenis, seperti L1 cache, L2 cache dan L3 cache. Walaupun ukuran filenya sangat kecil, namun keceptannya sangat tinggi. Dalam terminologi hardware, istilah ini biasanya merujuk pada memory berkecepatan tinggi yang menjembatani aliran data antara processor dengan memory utama (RAM) yang biasanya memiliki kecepatan jauh lebih rendah.

B.     LEVEL MEMORI CACHE

Gambar. Level Cache Memory

Cache memori ada tiga level yaitu L1,L2 dan L3.

1.      Cache memori level 1 (L1) adalah cache memori yang terletak dalam prosesor (cache internal). Cache ini memiliki kecepatan akses paling tinggi dan harganya paling mahal. Ukuran memori berkembang mulai dari 8Kb, 64Kb dan 128Kb.Cache level 2 (L2) memiliki kapasitas yang lebih besar yaitu berkisar antara 256Kb sampai dengan 2Mb. Namun cache L2 ini memiliki kecepatan yang lebih rendah dari cache L1.

2.      Cache L2 terletak terpisah dengan prosesor atau disebut dengan cache eksternal.

3.      Cache level 3 hanya dimiliki oleh prosesor yang memiliki unit lebih dari satu misalnya dualcore dan quadcore. Fungsinya adalah untuk mengontrol data yang masuk dari cache L2 dari masing-masing inti prosesor.

C.    PERBEDAAN CACHE MEMORY L1, L2, DAN L3

Cache L1 adalah memori yang utama.           Kecepatannya sama dengan kecepatan processor

Cache L2 adalah memori yang kedua (sekunder)           Kecepatannya dibawah kecepatan Cache L1

Cache L3 memiliki kapasitas lebih besar dari Cache L2         Lebih lambat dari Cache L2 tetapi lebih cepat dari memori utama (L1)

D.    ORGANISASI CACHE

Ada tiga macam organisasi cache:

1.      Organisasi cache dipetakan langsung (direct-mapped)

Gambar. Direct Mapped

Menyimpan satu tag perbaris dalam larik tag-nya Selama pengaksesan memori, cache menggunakan bit-bit tengah alamat sebagai indeks ke larik tagnya. Tag dicocokkan dengan 16-bit teratas dari alamat memori yang diakses.Jika cocok, data yang ditunjukan oleh nilai offset akan dikirim ke prosesor. Bila tidak cocok, isi baris cache diganti dengan blok yang diperlukan, dari memori utama. Hanya memerlukan satu kali pembandingan untuk setiap akses ke cache. Cocok untuk sistem komputer yang memerlukan frekuensi detak tinggi

2.      Asosiatif penuh (fully associative)

Gambar. Fully Associative

Suatu blok data dapat ditempatkan pada baris cache manapun. Alamat dibagi menjadi dua bagian yakni bit rendah dan bit tinggi. Bit rendah membentuk offset di dalam baris cache, sedangkan bit tinggi membentuk tag untuk dicocokkan dengan rujukan. Cache asosiatif-penuh harus punya mekanisme untuk menentukan ke dalam baris mana blok ditempatkan. Blok dapat ditempatkan dalam baris manapun yang kosong. Bila semua baris cache penuh harus ditentukan blok mana yang dikeluarkan dari cache. Digunakan prinsip LRU (least recently used) yakni blok yang paling lama tidak dipakai dikeluarkan dari cache.

3.      Asosiatif-kelompok ( set-associative).

Gambar. Set-associative

Pada pemetaan ini, cache dibagi dalam sejumlah sets. Setiap set berisi sejumlah line. Pemetaan asosiatif set memanfaatkan kelebihan-kelebihan pendekatan pemetaan langsung dan pemetaan.

E.     CACHE PADA PROSESSOR PRNTIUM

Memori berkapasitas terbatas, memori ini berkecepatan tinggi dan lebih mahal dibandingkan memory utama. Berada diantara memori utama dan register pemroses, berfungsi agar pemroses tidak langsung mengacu kepada memori utama tetapi di cache memory yang kecepatan aksesnya yang lebih tinggi, metode menggunakan cache memory ini akan meningkatkan kinerja sistem.

Cache memory adalah tipe RAM tercepat yang ada, dan digunakan oleh CPU, hard drive, dan beberapa komponen lainnya. Seperti halnya RAM, lebih banyak cache memory adalah lebih baik, akan tetapi biasanya cache pada CPU dan hard drive tidak dapat diupgrade menjadi lebih banyak. Contoh yang dapat dilihat misalnya adalah pada CPU Pentium II terdapat 512 KiloByte cache, dan pada hard drive IBM 9LZX SCSI terdapat 4 MegaBytes cache. Seperti halnya RAM, pada umumnya data akan dilewatkan dulu pada cache memory sebelum menuju komponen yang akan menggunakannya (misalnya CPU).

Selain itu cache memory menyimpan pula sementara data untuk akses cepat. Kecepatan cache memory juga menjadi unsur yang penting. Sebagai contoh, CPU Pentium II memilki cache sebesar 12 k, dan CPU Celeron memiliki cache sebesar 128 k, akan tetapi cache pada Pentium II berjalan pada 1/2 kali kecepatan CPU, sementara cache pada Celeron berjalan dengan kecepatan sama dengan kecepatan CPU. Hal ini merupakan tradeoff yang membuat kecepatan Celeron dalam hal-hal tertentu kadang-kadang malah bisa mengalahkan Pentium II.