CACHE MEMORY

Pengertian Chace Memory

    Cache atau cache memory adalah sebuah sistem memori tambahan yang disematkan pada aplikasi atau perangkat memori yang akan menyimpan data sementara secara otomatis dengan tujuan mempersingkat waktu pengambilan data pada CPU. Cache memory dapat membantu memproses data lebih cepat karena merupakan tempat penyimpanan sementara data dan instruksi yang sering digunakan. Itu mengapa kamu mungkin menemukan salah satu situs lebih mudah dan cepat diakses sementara yang lainnya tidak.

Karakteristik Utama Sistem Memori Komputer

• Lokasi Memori
• Register : memori yang berada dalam CPU, sebagai memori sementara dalam perhitungan maupun pengolahan data dalam prosesor 
• Internal : berada diluar chip CPU pengaksesan langsung ke CPU, memori utama dan cache memori 
• External : perangkat penyimpan tambahan seprti disk, pita yang dapat diakses oleh CPU melalui I/O
• Kapasitas Memori
• Memori Internal
• Kapasitas dinyatakan dalam byte (1 byte = 8 bit) atau word.
• Panjang satu word 8, 16, 32 bit. 
• Memori Eksternal
• Kapasitas dinyatakan dalam byte.
• Biasanya lebih besar kapasitasnya daripada memori internal, hal ini disebabkan karena teknologi dan sifat penggunaannya yang berbeda.
• Satuan Transfer
• Internal 
• Unit transfer sama dengan banyaknya saluran data ke dalam dan keluar modul memori.
• External
• Jumlah blok transfer selalu lebih besar dari word
• 64, 128, 256 bit
• Addressable unit
• Dalam beberapa sistem sering disebut word.
• Sistem lain memperbolehkan pengalamatan pada tingkatan byte.
• Metode Akses
• Access Methods Sequential
• diorganisir dalam unit-unit data/RECORD
• akses harus dibuat dalam urutan linier spesifik 
• pembacaan akan dilakukan secara urut
• contoh : unit pita
• Direct
• Setiap blok dan record memiliki alamat unik berdasarkan lokasi fisiknya
• waktu akses variabel
• akses dilakukan secara langsung pada alamat memori
• contoh : unit disk
• Random / acak
• pengalamatan dengan sistem fisik wired-in /pengalamatan langsung.
• waktu akses memori bersifat konstan.
• tidak tergantung pada urutan akses.
• contoh : sistem meori utama dan cache.
• Associative
• merupakan jenis random akses
• memungkinkan pembandingan lokasi bit yang diinginkan untuk pencocokan
• data dicari berdasarkan isinya bukan alamatnya dalam memori
• contoh : cache memori
• Kinerja Memori
• Access time
• pada memori random waktu access adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan operasi baca atau tulis.
• pada memori non random waktu access merupakan waktu yang dibutuhkan untuk melakukan operasi baca atau tulis pada lokasi tertentu.
• Memory cycle time
• konsep ini digunakan pada random acccess memory dan terdiri dari access time ditambah dengan waktu yang diperlukan transient agar hilang pada saluran sinyal.
• Transfer rate
• kecepatan data transfer ke unit memori atau dari unit memori.
• Tipe Fisik Memori
• Memori Semikonduktor teknologi VLSI 
• contoh : RAM
• Memori magnetik
• contoh : disk dan pita.
• Optik
• contoh : CD dan DVD
• Magneto-optik.
• contoh : buble, hologram
• Karakteristik Fisik Memori
• volatile memory : cenderung mengalami degradasi atau kehilangan informasi saat daya listrik dimatikan.
• non-volatile : memori yang di mana informasi yang direkam tetap utuh tanpa adanya daya listrik dan tidak memerlukan energi tambahan untuk mempertahankan informasi tersebut
• memori permukaan magnetik : jenis memori yang tidak mudah kehilangan informasi. Sifat non-volatile memori ini membuatnya menjadi pilihan yang umum dalam sistem penyimpanan jangka panjang seperti hard disk.
• memori semikonduktor : yang dapat bersifat volatile atau non-volatile tergantung pada jenisnya. Memori semikonduktor juga memiliki keuntungan dalam hal kecepatan akses dan daya, membuatnya menjadi pilihan yang populer untuk aplikasi yang membutuhkan kinerja tinggi.
• memori yang tidak dapat dihapus : merupakan jenis memori yang tidak dapat diubah, kecuali dengan menghancurkan unit penyimpanannya. Jenis memori semikonduktor ini dikenal sebagai memori hanya baca (ROM).

Cache Memory

• Berfungsi mempercepat kerja memori sehingga mendekati kecepatan prosesor.
• Cache memori berisi salinan memori utama.
• Memori utama lebih besar kapasitasnya namun lambat operasinya, sedangkan cache memori berukuran kecil namun lebih cepat. 

Cara pembacaan pada cache

• CPU meminta data 1 alamat 
• Data akan dicari di lokasi cache 
• Jika ada maka akan langsung dikirim ke CPU 
• Jika tidak ditemukan, cache akan meminta atau mengambil 1 blok data yang mengandung alamat yang diminta dari main memori. 
• Akan dikirim satu blok data ke cache, cache akan mengirim 1 alamat yang diminta CPU 
• Sisa data dari main memori akan disimpan di cache

Hierarki Memori

    Hierarki memori adalah struktur berjenjang yang menggambarkan berbagai tingkat memori yang digunakan dalam sebuah sistem komputer. Setiap tingkat memori memiliki karakteristik yang berbeda dalam hal kapasitas, kecepatan akses, dan biaya. Hierarki ini didesain untuk mencapai keseimbangan antara kinerja dan biaya, di mana tingkat memori yang lebih cepat umumnya lebih mahal per byte dibandingkan dengan tingkat memori yang lebih lambat.

    Hierarki memori umumnya terdiri dari beberapa tingkat, mulai dari tingkat yang paling dekat dengan unit pemrosesan pusat (CPU) hingga tingkat yang paling jauh. Tingkat memori yang lebih dekat dengan CPU umumnya lebih cepat tetapi memiliki kapasitas yang lebih terbatas, sementara tingkat yang lebih jauh memiliki kapasitas yang lebih besar tetapi kecepatan aksesnya lebih lambat.

Pada umumnya, hierarki memori terdiri dari tingkat-tingkat seperti:

• Register: Register merupakan tingkat memori tercepat yang terletak di dalam CPU. Register digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses oleh CPU.
• Cache: Cache adalah tingkat memori yang berada di antara register dan memori utama (RAM). Cache digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang sering digunakan secara sementara, sehingga mengurangi waktu akses ke memori utama yang lebih lambat.
• Memori Utama (RAM): RAM adalah tempat penyimpanan utama di dalam sistem komputer yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang sedang dieksekusi oleh CPU.
• Memori Virtual: Memori virtual adalah ruang penyimpanan yang dihasilkan oleh sistem operasi untuk menyimpan data dan instruksi yang tidak sedang digunakan secara langsung oleh CPU. Memori virtual menggunakan penyimpanan sekunder seperti hard disk atau SSD.
• Penyimpanan Sekunder: Penyimpanan sekunder mencakup perangkat penyimpanan besar seperti hard disk drive (HDD) dan solid-state drive (SSD). Penyimpanan sekunder digunakan untuk menyimpan data jangka panjang dan program-program yang tidak sedang digunakan oleh CPU.

    Hierarki memori memungkinkan sistem komputer untuk mengoptimalkan kinerja dengan memanfaatkan tingkat memori yang sesuai dengan kebutuhan akses dan kapasitas data. Dengan demikian, sistem komputer dapat mencapai keseimbangan antara kinerja dan biaya.