Rabu, 13 Juni 2012

Central Processing Unit



Unit Pengolah Pusat (UPP) (bahasa Inggris: CPU, singkatan dari Central Processing Unit), merujuk kepada perangkat keras komputer yang memahami dan melaksanakanperintah dan data dariperangkat lunak. Istilah lain,prosesor (pengolah data), sering digunakan untuk menyebut CPU. Adapun mikroprosesor adalah CPU yang diproduksi dalam sirkuitterpadu, seringkali dalam sebuah paket sirkuit terpadu-tunggal. Sejak pertengahan tahun 1970-an, mikroprosesor sirkuit terpadu-tunggal ini telah umum digunakan dan menjadi aspek penting dalam penerapan CPU.

Komponen CPU


Diagram blok sederhana sebuah CPU.

Komponen CPU terbagi menjadi beberapa macam, yaitu sebagai berikut.

Unit kontrol yang mampu mengatur jalannya program. Komponen ini sudah pasti terdapat dalam semua CPU.CPU bertu gas mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi-fungsi operasinya. termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil intruksi-intruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut. Bila ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atau perbandingan logika, maka unit kendali akan mengirim instruksi tersebut ke ALU. Hasil dari pengolahan data dibawa oleh unit kendali ke memori utama lagi untuk disimpan, dan pada saatnya akan disajikan ke alat output. Dengan demikian tugas dari unit kendali ini adalah:

1. Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.

2. Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.

3. Mengambil data dari memori utama (jika diperlukan) untuk diproses.

4. Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja dari ALU.

5. Menyimpan hasil proses ke memori utama.

Register merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data dan/atau instruksi yang sedang diproses. Memori ini bersifat sementara, biasanya di gunakan untuk menyimpan data saat di olah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya. Secara analogi, register ini dapat diibaratkan sebagai ingatan di otak bila kita melakukan pengolahan data secara manual, sehingga otak dapat diib aratkan sebagai CPU, yang berisi ingatan-ingatan, satuan kendali yang mengatur seluruh kegiatan tubuh dan mempunyai tempat untuk melakukan perhitungan dan perbandingan logika.

ALU unit yang bertugas untuk melakukan operasi aritmetika dan operasi logika berdasar instruksi yang ditentukan. ALU sering di sebut mesin bahasa karena bagian ini ALU terdiri dari dua bagian, ya itu unit arithmetika dan unit logika boolean yang masing-masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri. Tugas utama dari ALU adalah melakukan semua perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan semua operasi aritmatika dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digu nakan disebut adder.

Tugas lain dari ALU adalah melakukan keputusan dari suatu operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika meliputi perbandingan dua operand dengan menggunakan operator logika tertentu, yaitu sama dengan (=), tidak sama dengan (¹ ), kurang dari (<), kurang atau sama dengan (£ ), lebih besar dari (>), dan lebih besar atau sama dengan (³ ).

CPU Interconnections adal ah sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register-register dan juga dengan bus-bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem lainnya, seperti memori utama, piranti masukan /keluaran.

Cara Kerja CPU

Saat data dan/atau instruksi dimasukkan ke processing-devices, pertama sekali diletakkan di RAM (melalui Input-storage); apabila berbentuk instruksi ditampung oleh Control Unit di Program-storage, namun apabila berbentuk data ditampung di Working-storage). Jika register siap untuk menerima pengerjaan eksekusi, maka Control Unit akan mengambil instruksi dari Program-storage untuk ditampungkan ke Instruction Register, sedangkan alamat memori yang berisikan instruksi tersebut ditampung di Program Counter. Sedangkan data diambil oleh Control Unit dari Working-storage untuk ditampung di General-purpose register (dalam hal ini di Operand-register). Jika berdasar instruksi pengerjaan yang dilakukan adalah arithmatika dan logika, maka ALU akan mengambil alih operasi untuk mengerjakan berdasar instruksi yang ditetapkan. Hasilnya ditampung di Accumulator. Apabila hasil pengolahan telah selesai, maka Control Unit akan mengambil hasil pengolahan di Accumulator untuk ditampung kembali ke Working-storage. Jika pengerjaan keseluruhan telah selesai, maka Control Unit akan menjemput hasil pengolahan dari Working-storage untuk ditampung ke Output-storage. Lalu selanjutnya dari Output-storage, hasil pengolahan akan ditampilkan ke output-devices.

Fungsi CPU

CPU berfungsi seperti kalkulator, hanya saja CPU jauh lebih kuat daya pemrosesannya. Fungsi utama dari CPU adalah melakukan operasiaritmatika dan logika terhadap data yang diambil dari memori atau dari informasi yang dimasukkan melalui beberapa perangkat keras, sepertipapan ketik, pemindai, tuas kontrol, maupun tetikus. CPU dikontrol menggunakan sekumpulan instruksi perangkat lunak komputer.Perangkat lunak tersebut dapat dijalankan oleh CPU dengan membacanya dari media penyimpan, seperti cakram keras, disket,cakram padat, maupun pita perekam. Instruksi-instruksi tersebut kemudian disimpan terlebih dahulu pada memori fisik (RAM), yang mana setiap instruksi akan diberi alamat unik yang disebut alamat memori. Selanjutnya, CPU dapat mengakses data-data pada RAM dengan menentukan alamat data yang dikehendaki.

Saat sebuah program dieksekusi, data mengalir dari RAM ke sebuah unit yang disebut dengan bus, yang menghubungkan antara CPU dengan RAM. Data kemudian didekode dengan menggunakan unit proses yang disebut sebagai pendekoder instruksi yang sanggup menerjemahkan instruksi. Data kemudian berjalan ke unit aritmatika dan logika (ALU) yang melakukan kalkulasi dan perbandingan. Data bisa jadi disimpan sementara oleh ALU dalam sebuah lokasi memori yang disebut denganregister supaya dapat diambil kembali dengan cepat untuk diolah. ALUdapat melakukan operasi-operasi tertentu, meliputi penjumlahan, perkalian, pengurangan, pengujian kondisi terhadap data dalam register, hingga mengirimkan hasil pemrosesannya kembali ke memori fisik, media penyimpan, atau register apabila akan mengolah hasil pemrosesan lagi. Selama proses ini terjadi, sebuah unit dalam CPU yang disebut dengan penghitung program akan memantau instruksi yang sukses dijalankan supaya instruksi tersebut dapat dieksekusi dengan urutan yang benar dan sesuai.

Percabangan instruksi

Pemrosesan instruksi dalam CPU dibagi atas dua tahap, Tahap-I disebut Instruction Fetch, sedangkan Tahap-II disebut Instruction Execute. Tahap-I berisikan pemrosesan CPU dimana Control Unit mengambil data dan/atau instruksi dari main-memory ke register, sedangkan Tahap-II berisikan pemrosesan CPU dimana Control Unit menghantarkan data dan/atau instruksi dari register ke main-memory untuk ditampung di RAM, setelah Instruction Fetch dilakukan. Waktu pada tahap-I ditambah dengan waktu pada tahap-II disebut waktu siklus mesin (machine cycles time).

Penghitung program dalam CPU umumnya bergerak secara berurutan. Walaupun demikian, beberapa instruksi dalam CPU, yang disebut denganinstruksi lompatan, mengizinkan CPU mengakses instruksi yang terletak bukan pada urutannya. Hal ini disebut juga percabangan instruksi (branching instruction). Cabang-cabang instruksi tersebut dapat berupa cabang yang bersifat kondisional (memiliki syarat tertentu) atau non-kondisional. Sebuah cabang yang bersifat non-kondisional selalu berpindah ke sebuah instruksi baru yang berada di luar aliran instruksi, sementara sebuah cabang yang bersifat kondisional akan menguji terlebih dahulu hasil dari operasi sebelumnya untuk melihat apakah cabang instruksi tersebut akan dieksekusi atau tidak. Data yang diuji untuk percabangan instruksi disimpan pada lokasi yang disebut denganflag.

Bilangan yang dapat ditangani

Kebanyakan CPU dapat menangani dua jenis bilangan, yaitu fixed-pointdan floating-point. Bilangan fixed-point memiliki nilai digit spesifik pada salah satu titik desimalnya. Hal ini memang membatasi jangkauan nilai yang mungkin untuk angka-angka tersebut, tetapi hal ini justru dapat dihitung oleh CPU secara lebih cepat. Sementara itu, bilangan floating-point merupakan bilangan yang diekspresikan dalam notasi ilmiah, di mana sebuah angka direpresentasikan sebagai angka desimal yang dikalikan dengan pangkat 10 (seperti 3,14 x 1057). Notasi ilmiah seperti ini merupakan cara yang singkat untuk mengekspresikan bilangan yang sangat besar atau bilangan yang sangat kecil, dan juga mengizinkan jangkauan nilai yang sangat jauh sebelum dan sesudah titik desimalnya. Bilangan ini umumnya digunakan dalam merepresentasikan grafik dan kerja ilmiah, tetapi proses aritmatika terhadap bilangan floating-pointjauh lebih rumit dan dapat diselesaikan dalam waktu yang lebih lama oleh CPU karena mungkin dapat menggunakan beberapa siklus detak CPU. Beberapa komputer menggunakan sebuah prosesor sendiri untuk menghitung bilangan floating-point yang disebut dengan FPU (disebut juga math co-processor) yang dapat bekerja secara paralel dengan CPU untuk mempercepat penghitungan bilangan floating-point. FPU saat ini menjadi standar dalam banyak komputer karena kebanyakan aplikasi saat ini banyak beroperasi menggunakan bilangan floating-point.

Spesifikasi RAM

Memori akses acak (bahasa Inggris: Random access memory, RAM) adalah sebuah tipe penyimpanan komputer yang isinya dapat diakses dalam waktu yang tetap tidak memperdulikan letak data tersebut dalam memori. Ini berlawanan dengan alat memori urut, seperti tape magnetik, disk dan drum, di mana gerakan mekanikal dari media penyimpanan memaksa komputer untuk mengakses data secara berurutan.

Pertama kali dikenal pada tahun 60'an. Hanya saja saat itu memori semikonduktor belumlah populer karena harganya yang sangat mahal. Saat itu lebih lazim untuk menggunakan memori utama magnetic.

Biasanya RAM dapat ditulis dan dibaca, berlawanan dengan memori-baca-saja (read-only-memory, ROM), RAM biasanya digunakan untuk penyimpanan primer (memori utama) dalam komputer untuk digunakan dan mengubah informasi secara aktif, meskipun beberapa alat menggunakan beberapa jenis RAM untuk menyediakan penyimpanan sekunder jangka-panjang.
Tetapi ada juga yang berpendapat bahwa ROM merupakan jenis lain dari RAM, karena sifatnya yang sebenarnya juga Random Access seperti halnya SRAM ataupun DRAM. Hanya saja memang proses penulisan pada ROM membutuhkan proses khusus yang tidak semudah dan fleksibel seperti halnya pada SRAM atau DRAM. Selain itu beberapa bagian dari space addres RAM (memori utama) dari sebuah sistem yang dipetakan kedalam satu atau dua chip ROM.

Dari diagram blok diatas menunjukkan sebuah piranti RAM yang mempunyai tiga jalur alamat, A0-A2, yang memberikan delapan lokasi yang masing-masing terdiri dari satu word 4-bit. Setiap lokasi dapat dialamati secara terpisah dengan memberikan alamat yang sesuai pada bus alamat. Setiap kali suatu lokasi dialamati, R/W (read/not write) diset ke logika 1 untuk baca (aktif tinggi) atau diset ke logika 0 untuk tulis (aktif rendah). Pada saat R/W diset ke logika 1, penyangga keluaran berfungsi dan penyangga masukan (tiga-kondisi) tidak berfungsi, yang memungkinkan isi dari suatu lokasi muncul pada keluaran. Sebaliknya, pada saat jalur R/W di set ke logika 0, penyangga masukan berfungsi dan penyangga keluaran tidak berfungsi sehingga data akan ditulis ke dalam lokasi yang dipilih.

A. Fungsi RAM

1. Menyimpan data yang berasal dari piranti masuk sampai data dikirim ke ALU untuk diproses.
2. Menyimpan data hasil pemrosesan ALU sebelum dikirim ke piranti keluaran.
3. Menampung program atau intruksi yang berasal dari piranti masuk atau dari piranti pengingat sekunder.

B. Tipe umum RAM

1. SRAM atau Static RAM

Kata "statik" menandakan bahwa memori memegang isinya selama listrik tetap berjalan, tidak seperti RAM dinamik (DRAM) yang membutuhkan untuk "disegarkan" (refreshed) secara periodik. Hal ini dikarenakan SRAM didesain menggunakan transistor tanpa kapasitor. Tidak adanya kapasitor membuat tidak ada daya yang bocor sehingga SRAM tidak membutuhkan refresh periodik. SRAM juga didesain menggunakan desain cluster enam transistor untuk menyimpan setiap bit informasi. Desain ini membuat SRAM lebih mahal tapi juga lebih cepat jika dibandingkan dengan DRAM.

Secara fisik chip, biaya pemanufakturan chip SRAM kira kira tiga puluh kali lebih besar dan lebih mahal daripada DRAM. Tetapi SRAM tidak boleh dibingungkan dengan memori baca-saja dan memori flash, karena ia merupakan memori volatil dan memegang data hanya bila listrik terus diberikan. Akses acak menandakan bahwa lokasi dalam memori dapat diakses, dibaca atau ditulis dalam waktu yang tetap tidak memperdulikan lokasi alamat data tersebut dalam memori.

Chip SRAM lazimnya digunakan sebagai chace memori, hal ini terutama dikarenakan kecepatannya. Saat ini SRAM dapat diperoleh dengan waktu akses dua nano detik atau kurang, kira kira mampu mengimbangi kecepatan processor 500 MHz atau lebih.

2. NV-RAM atau Non-Volatile RAM

NVRAM (Non-Volatile Random Access Memory) merupakan sebuah jenis memori komputer dengan akses acak (RAM) yang umumnya digunakan untuk menyimpan konfigurasi yang dilakukan oleh firmware, seperti BIOS, EFI atau firmware-firmware lainnya pada perangkat embedded, semacam router.

NVRAM biasanya dibuat menggunakan teknologi manufaktur CMOS (Complimentary Metal-Oxide Semiconductor). Oleh karena itu, NVRAM disebut juga dengan nama CMOS RAM. Dengan menggunakan teknologi CMOS akan dihasilkan NVRAM yang konsumsi energinya rendah.

Seringkali dijumpai NVRAM menggunakan sebuah batere Lithium dengan nomor seri CR-2032 sebagai sumber energi untuk mempertahankan agar data yang tersimpan di dalamnya tidak hilang. Batere Lithium yang bagus kualitasnya dapat menyokong daya pada NVRAM selama tiga sampai lima tahun. Sumber energi ini tidak bergantung pada catu daya (power supply). Apabila catu daya dimatikan, data yang tersimpan di dalam NVRAM tidak akan hilang.

Data yang tersimpan di dalam NVRAM akan hilang bila energi batere Lithium telah habis, atau batere dicabut dari slotnya sehingga sokongan daya terputus. Hal ini berbeda dengan volatil RAM seperti SRAM maupun DRAM yang kemampuan simpan datanya sangat bergantung kepada catu daya. Jika catu daya dimatikan, maka data yang tersimpan di dalam SRAM atau DRAM akan hilang.

Dengan demikian, walaupun NVRAM menggunakan nama atau istilah non-volatile, sebenarnya merupakan chip yang volatil, karena jika tidak mendapatkan daya listrik (dari batere), data yang tersimpan di dalamnya dapat hilang, dan semua konfigurasinya dikembalikan ke kondisi standar seperti yang telah ditetapkan oleh pabrik pembuatnya.

3. DRAM atau Dynamic RAM

DRAM adalah tipe RAM yang menyimpan setiap bit data pada kapasitor yang terpisah dalam sebuah IC. Keuntungan dari DRAM adalah memori ini secara struktural sangat sederhana, untuk setiap bitnya menghendaki sebuah transistor dan sebuah kapasitor, kondisi seperti ini yang memungkinkan DRAM mampu menyimpan data dengan kepadatan yang sangat tinggi.

DRAM adalah tipe RAM yang umum dipakai pada PC (Personal Computer), workstation, playstation, dan sejenisnya karena harganya yang murah (ekonomis). Pada sebuah PC, DRAM dikemas dalam bentuk sebuah modul yang biasanya dikoneksikan pada motherboard.

C. Tipe-tipe DRAM

1. Fast Page Mode DRAM

Fast Page Mode DRAM (FPM DRAM) dibuat sekitar tahun 1987. Sejak pertama kali diluncurkan, memori jenis ini langsung mendominasi pemasaran memori, dan orang sering kali menyebut memori jenis ini “DRAM” saja, tanpa menyebut nama FPM. Memori jenis ini bekerja layaknya sebuah indeks atau daftar isi. Arti Page itu sendiri merupakan bagian dari memori yang terdapat pada sebuah row address. Ketika sistem membutuhkan isi suatu alamat memori, FPM tinggal mengambil informasi mengenainya berdasarkan indeks yang telah dimiliki. FPM memungkinkan transfer data yang lebih cepat pada baris (row) yang sama dari jenis memori sebelumnya. FPM bekerja pada rentang frekuensi 16MHz hingga 66MHz dengan access time sekitar 50ns. Selain itu FPM mampu mengolah transfer data (bandwidth) sebesar 188,71 Mega Bytes (MB) per detiknya.

2. EDO RAM atau Extended Data Out DRAM

Pada tahun 1995, diciptakanlah memori jenis Extended Data Output Dynamic Random Access Memory (EDO DRAM) yang merupakan penyempurnaan dari FPM. Memori EDO dapat mempersingkat read cycle-nya sehingga dapat meningkatkan kinerjanya sekitar 20 persen. EDO mempunyai access time yang cukup bervariasi, yaitu sekitar 70ns hingga 50ns dan bekerja pada frekuensi 33MHz hingga 75MHz. Walaupun EDO merupakan penyempurnaan dari FPM, namun keduanya tidak dapat dipasang secara bersamaan, karena adanya perbedaan kemampuan. Memori EDO DRAM banyak digunakan pada sistem berbasis Intel 486 dan kompatibelnya serta Pentium generasi awal.

3. SDRAM atau Synchronous DRAM

a. SDRAM (Synchronous Dynamic RAM)

Tipe RAM yang dibuat pada tahun 1996. Sesuai dengan namanya SDRAM mempunyai term Synchronous Dynamic, yaitu kemampuan RAM untuk menyamai clock dengan clock processor. Jika clock RAM dan processor sama, maka system komputer akan berjalan seimbang karena aliran data diantara keduanya berjalan lancar. Karakteristik teknis SDRAM memiliki 168-pin, 3.3V & FSB 100/133 MHz. Tipe-tipe SDRAM: SDRAM 32, 64, 128, 256, 512MB PC100/133.

b. DDR (Double Data Rate)

Tipe RAM yg merupakan pengembangan lanjut dari teknologi SDRAM. DDR dibuat pada tahun 2000. DDR pertamakali dibuat sebagai pesaing utama dari memory RDRAM yg dikembangkan Intel dan Rambus pada awal generasi Pentium 4, dan saat ini menjadi mainstream dari platform komputer. Karakteristik teknis DDR adalah 184-pin, 2.5V & FSB 266/333/400 MHz. Secara teori DDR mempunyai kemampuan pengolahan dua kali lipat dibandingkan SDRAM, karena mampu membawa 2 bit pada satu clock-nya dibandingkan SDRAM yg hanya 1 bit. Tipe-tipe DDR: DDR 128, 256, 512, 1.024MB PC2100/2700/3200.

DDR SDRAM merupakan jenis DRAM 64 bit. Dengan demikian laju transfer data maksimum DDR SDRAM adalah 16 kali frekuensi bus memorinya (2 x 8 x frekuensi bus memori). Misalkan frekuensi bus memorinya adalah 100 MHz, maka laju transfer data maksimum adalah 1600 MB/s (1600 MB per detik), yang diperoleh dari perhitungan:

2 x 8 x 100 = 1600 MB/s

Angka 2 : nilai DDR (double pump), transmisi data terjadi dua kali per siklus detak.
Angka 8 : lebar bus memori dalam satuan byte (64 bit = 8 byte).
Angka 100 : frekuensi (clock speed) bus memori (100 MHz).

Perlu diketahui bahwa DDR SDRAM menggunakan teknologi DDR (Double Data Rate) hanya untuk jalur pengiriman data, sedangkan Address dan Control signals masih menggunakan teknologi SDR (Single Data Rate).

Spesifikasi DDR

Kompatibilitas DRAM dipasangkan pada motherboard sangat bergantung pada prosesor dan chipset yang terdapat pada motherboard tersebut. Dalam hal ini, chipset memiliki peranan sangat penting, karena chipsetlah yang mengatur jenis atau tipe memori apa yang sesuai atau dapat dipasangkan pada motherboard tersebut, bahkan juga mengatur kapasitas dan jumlah modul memori yang dapat dipasangkan.

1) Karakteristik Chip DDR SDRAM

Daya tampung data sebuah chip DRAM, atau biasa disebut kepadatan data yang bisa ditampung dalam sebuah chip DRAM biasanya diukur dengan satuan megabit.
Sebagai contoh: nilai 256 Mbit setara dengan 32 MB. = 32 MB, sebab 1 MB = 8 bit

Daya tampung data (kapasitas) setiap chip yang terpasang dalam satu modul adalah sama.

2) Karakteristik Module DDR SDRAM

Jumlah chip untuk modul non ECC dalam satu modul biasanya berjumlah 8 atau kelipatan dari angka 8, sedangkan jumlah chip untuk modul ECC biasanya 9 atau kelipatan 9. DRAM ECC, menggunakan satu bit dari setiap bytenya untuk error correction. Chip-chip tersebut umumnya berjajar menempati satu sisi/satu permukaan modul (single sided), atau berjajar menempati kedua sisi/kedua permukaan modul (dual sided). Jumlah chip maksimum dalam satu modul adalah 36 buah chip (9×4). Ukuran fisik chip pada modul DDR SDRAM yang memiliki 36 chip, biasanya lebih kecil dibandingkan modul DDR SDRAM yang memiliki 9 atau 18 chip. Deretan chip yang terdapat pada keping memori biasanya disebut dengan istilah chipset module.

Pada satu sisi (satu permukaan) sebuah modul DRAM dapat dipasangkan satu atau dua dereten chip DRAM, sehingga pada dua sisi (dua permukaan) sebuah modul DRAM dapat dipasangkan total dua atau empat dereten chip DRAM. Bila sebuah modul memiliki total lebih dari satu deretan chip DRAM, maka memory controller secara periodik/bergantian perlu menutup atau membuka operasi deretan chip tadi, karena hanya satu deretan chip DRAM yang bisa diaktifkan ketika komputer sedang aktif bekerja.

Seperti halnya SDRAM, tipe kemasan DDR SDRAM ada yang DIMM (untuk PC desktop), ada pula yang SO DIMM (untuk laptop/notebook).

Daya yang dibutuhkan untuk operasional DDR SDRAM akan meningkat seiring dengan meningkatnya kecepatan (clock speed) DDR SDRAM.

Seperti SDRAM, kecepatan DDR SDRAM juga dipengaruhi oleh memori latency (DDR SDRAM latency) yang terdiri dari tCAS (CAS latency), tRCD, tRP, dan tRAS.

Karakteristik chip dan modul DDR SDRAM merupakan dua hal yang tidak dapat dipisahkan. Karena daya tampung data pada setiap chip adalah sama (seragam), maka kapasitas atau daya tampung data modul memori ditentukan oleh besar kapasitas per chip dikalikan jumlah chip yang terpasang pada modul.

3) Kepadatan memori (memory density)

DDR SDRAM PC3200 dirancang bekerja dengan kecepatan (clock rate) 200 MHz. Chip yang digunakan adalah chip DDR-400. Oleh karena jenis DRAM ini menggunakan teknologi DDR, maka dapat dikatakan bahwa kecepatan efektifnya (effective clock rate) sebesar 400 MHz. Dengan demikian DDR SDRAM PC3200 memiliki bandwidth 3200 MB/s.

Modul DDR SDRAM PC3200 non-ECC (184 pin) berkapasitas 1GB, umumnya mempunyai 16 chip yang terpasang berjajar pada kedua sisi (side) modul, masing-masing sisi berisi 8 chip. Daya tampung data setiap chip-nya 512 Mbit. Secara individual, chip ini tersusun dari 64 M unit penyimpanan, lebar data 8 bit. RAM yang diproduksi dengan rancangan seperti ini disebut Low Density DDR SDRAM (RAM berkepadatan rendah).

Modul DDR SDRAM PC3200 non-ECC berkapasitas 1 GB yang memiliki spesifikasi sama seperti di atas, namun secara individual, setiap chip-nya tersusun dari 128 M unit penyimpanan, lebar data 4 bit, disebut High Density DDR SDRAM (RAM berkepadatan tinggi). Secara visual, sedikit sekali perbedaan antara Low Density DDR SDRAM dengan High Density DDR SDRAM.

4) MDDR (Mobile DDR SDRAM)

Type memori ini banyak digunakan pada peralatan elektronik portable. MDDR bekerja pada tegangan 1,8 Volt.

c. DDR2 (Double Data Rate Generation 2)

DDR2 merupakan generasi lanjutan dari DDR dengan perbaikan berbagai fitur, seperti penggunakan IC BGA (Ball Grid Array) yg tahan panas & memiliki densitas tinggi serta FSB yang lebih tinggi. Karakteristik teknis DDR2 adalah 240-pin, 1.8V & FSB 400/533/667/800 MHz. DDR2 memiliki kapasitas yang lebih besar dari DDR, dimana nantinya bisa mencapai 2GB/modul. Tipe-tipe DDR2: DDR 256, 512, 1.024MB PC3200/4300/5300/6400.

Kelebihan utama DDR2 SDRAM terletak pada kemampuannya dalam mengoperasikan (menjalankan) bus data eksternal dua kali lebih cepat dibandingkan DDR SDRAM. Hal ini bisa terjadi karena adanya perbaikan pada sistem peng-signalan-an bus (bus signaling), dan pengoperasian sel-sel memori yang lebih cepat dibandingkan DDR SDRAM, tetapi, sayangnya DDR2 akan menghasilkan latency yang lebih tinggi sehingga dapat menurunkan performa memori itu sendiri.

DDR2

Tidak berbeda dengan SDRAM, DDR2 menyimpan data pada unit penyimpan berupa sel-sel memori yang kemudian akan diaktivasi dengan menggunakan clock signal agar bekerja (beroperasi) serempak dengan bus data eksternal. Seperti halnya DDR, DDR2 juga mentransmisi data dua kali dalam satu siklus detak (clocok cycle), mengingat DDR2 juga mengunakan teknologi double data rate (dual pumped, double pumped, atau double transition), yaitu pada saat kurva clock signal sedang tinggi dan saat kurva clock signal sedang turun.

Pokok perbedaan antara DDR dengan DDR2 yaitu: Bus pada DDR2 didetakkan dua kali kecepatan sel-sel memori, sehingga dapat mentransfer data empat bit per siklus sel memori. Bandingkan dengan DDR yang hanya mampu mentransfer dua bit per siklus sel memori. Secara efektif, bus DDR2 dapat dijalankan dua kali kecepatan bus DDR.

1) Spesifikasi standar

Modul DDR2 SDRAM yang digunakan dalam komputer PC desktop umumnya bertipe DIMM (Dual In-line Memory Module), memiliki 240 pin. Pada deretan pin terdapat satu buah lubang takikan (notch).

Spesifikasi DDR2

Jika nama modul memori adalah PC2-3200, maka bandwidth modul memori tersebut 3200 MB/s. Artinya, modul memori tadi mampu mentranmisi data sebanyak 3,2 milyar byte per detik. Nilai ini diperoleh dari perhitungan:

Bandwidth = kecepatan transfer data per detik x lebar bit data

Lebar bit data DDR2 SDRAM adalah 64 bit. Kecepatan transfer data DDR2 SDRAM PC2-3200 adalah 400.000.000/detik. Dengan demikian, bandwidth-nya adalah:

Bandwidth = 400.000.000 transfer per detik x 64 bit = 25.600.000.000 bit per detik

Jika nilai satuan bit dikonversi ke byte, maka nilai tadi harus dibagi dengan angka 8 sebab 1 byte = 8 bit (satu byte memerlukan delapan bit). Nilainya menjadi:

Bandwith = (25.600 000 000) / 8 Byte per detik = 3200 000 000 Byte per detik = 3200 MB per detik

Modul atau keping DDR2 SDRAM yang tersedia di pasaran, ada yang tipe ECC, ada pula yang non ECC. Ada yang tipe buffered, ada pula yang unbuffered. Itulah sebabnya, varian DDR2 SDRAM yang beredar di pasaran menjadi cukup banyak. Tipe-tipe DDR2 SDRAM biasanya dituliskan dengan aturan sebagai berikut:

Modul DDR2 SDRAM yang dilengkapi ECC dapat diketahui dengan mudah, karena biasanya kode tulisan ECC ini tertera (ditambahkan) di belakang nama modul memori. Misalnya PC2-4200 ECC, berari modul memori ini adalah modul DDR2 SDRAM PC2-4200 yang dilengkapi ECC.ü

Modul DDR2 SDRAM tipe buffered (buffered memory) juga dapat diketahui dengan mudah. Di belakang nama modul memori ini biasanya dicantumkan tanda huruf (karakter) ‘R’, misalnya PC2-4200R, berarti modul memori ini adalah tipe modul DDR2 SDRAM PC2-4200 buffered. Jika modul memori ini bertipe unbuffered (unbuffered memory), maka kadang-kadang (kemungkinan) di belakang nama modul memori ini dicantumkan tanda huruf (karakter) ‘U’. Misalnya PC2-4200U, berarti modul memori ini adalah tipe modul DDR2 SDRAM PC2-4200 unbuffered. Bila modul DDR2 SDRAM bertipe buffered yang dilengkapi ECC, maka di belakang nama modul biasanya diberi tambahan kode huruf R ECC. Misalnya PC2-4200R ECC, berarti modul memori ini adalah tipe modul DDR2 SDRAM PC2-4200 buffered yang dilengkapi ECC.

Modul DDR2 SDRAM tipe buffered umumnya memiliki sebuah chip yang berbeda yang letaknya berada di tengah-tengah modul RAM diantara deretan chip memori yang ada. Chip tersebut yang disebut ‘buffer’, bentuknya mirip dengan chip memori.

Modul memori Fully Buffered (Fully Buffered module) DDR2 SDRAM dapat dikenali dengan melihat tanda huruf yang tertera di belakang nama modul. Apabila terdapat tambahan kode huruf ‘F’ atau ‘FB’, berarti modul tersebut adalah modul memori Fully Buffered. Secara fisik desain modul DDR2 SDRAM Fully Buffered berbeda dengan modul DDR2 SDRAM lainnya. Takikan (notch) pada deretan pin, posisinya tidak sama, sehingga modul DDR2 SDRAM Fully Buffered tidak dapat diselipkan pada slot RAM yang biasanya digunakan untuk tipe DDR2 SDRAM lainnya. Hal ini untuk mencegah kemungkinan terjadinya kerusakan, karena DDR2 SDRAM Fully Buffered memang tidak kompatibel dengan tipe DDR2 SDRAM lainnya.ü

Modul memori tipe unbuffered (unbuffered memory) tidak memiliki logic khusus untuk mengatur pembagian beban kerja pada setiap chip memori seperti yang terdapat pada buffered memory. Unbuffered memory disebut juga dengan nama non-regitered memory.ü

2) Perbedaan dan kesamaan DDR SDRAM dengan DDR2 SDRAM

Memang, DDR SDRAM dengan DDR2 SDRAM tidaklah sama, masing-masing memiliki karakteristik sendiri dan berbeda satu dengan lainnya. Berikut ini perbedaan DDR SDRAM dengan DDR2 SDRAM yang biasa digunakan untuk PC desktop.

Perbedaan DDR SDRAM dengan DDR2 SDRAM

DDR SDRAM memang berbeda dengan DDR2 SDRAM, tetapi keduanya memiliki kesamaan. Kesamaan keduanya terletak pada lebar data dan teknologi bus yang digunakan. Keduanya memiliki lebar data 64 bit, sama-sama menggunakan teknologi DDR (Double Data Rate atau Double Pumped).

d. DDR3 (Double Data Rate Generation 3)

Kelebihan utama DDR3 SDRAM adalah kemampuannya untuk menjalankan bus I/O hingga empat kali kecepatan sel-sel memori. Hal ini yang mengakibatkan DDR3 SDRAM mampu mentransmisi data lebih banyak dan lebih cepat dibandingkan generasi pendahulunya. Teknologi DDR3 ini membuka peluang besar diciptakannya chip memori berkapasitas 512 Mbit hingga 8 Gbit, dan secara efektif sangat memungkinkan diwujudkannya pembuatan modul memori berkapasitas maksimum 16 GB.

DDR3

DDR3 SDRAM memiliki 240 pin, sama jumlahnya dengan pin DDR2 SDRAM. Ukuran panjang DDR3 SDRAM juga sama dengan panjang DDR2 SDRAM, tetapi kedua jenis modul tersebut secara elektronis tidak saling kompatibel satu dengan lainnya, dan keduanya memiliki lokasi notch yang berbeda

1) Konsumsi energi DDR3 SDRAM

Penurunan konsumsi energi DDR3 SDRAM ini mencapai 16% sampai 17% dibandingkan DDR2 SDRAM yaitu 1,5 Volt. Suplai tegangan 1,5 Volt cukup ideal untuk chip-chip memori yang diproduksi menggunakan teknologi manufaktur 90 nm. Beberapa perusahaan pembuat chip berencana menggunakan transistor ‘dual gate’ untuk mengurangi kebocoran arus yang mungkin terjadi.

JEDEC (organisasi untuk urusan pengembangan standar semikonduktor) merekomendasikan penggunaan voltase maksimum untuk DDR3 SDRAM sebesar 1,575 Volt, dan modul memori harus mampu bertahan pada tegangan 1,975 Volt walaupun pada tegangan sebesar itu kemungkinan chip memori tidak mampu bekerja sempurna (chip tidak berfungsi seperti dalam kondisi normalnya).

2) Bandwidth

Pada frekuensi bus memori yang sama (frekuensi dasar atau frekuensi yang sesungguhnya), DDR3 SDRAM memiliki bandwidth yang lebih tinggi dibandingkan generasi pendahulunya.

Berikut ini disajikan tabel perbandingan bandwidth atau laju transfer data maksimum per detik dari DDR SDRAM, DDR2 SDRAM, dan DDR3 SDRAM pada frekuensi bus memori yang sama.

Perbandingan bandwidth DDR SDRAM, DDR2 SDRAM, dan DDR3 SDRAM

3) Latency

JEDEC telah menetapkan standar latency untuk modul memori DDR2 SDRAM adalah 5-5-5-15. Sedangkan standar latency untuk modul memori DDR3 SDRAM ditetapkan 7-7-7-15.

4) Standar spesifikasi chip/modul DDR3 SDRAM

Modul memori DDR3 SDRAM yang beredar di pasaran umumnya berkecepatan efektif 800 MHz hingga 1866 MHz (frekuensi bus sesungguhnya adalah 100 MHz hingga 233 MHz), yang biasanya dituliskan dengan notasi DDR2-800 hingga DDR2-1866 atau PC2-6400 hingga PC2-14900. Spesifikasi modul DDR3 SDRAM selengkapnya dapat dilihat pada tabel berikut:

Spesifikasi DDR3 SDRAM

5) Fly-by

DDR3 SDRAM juga menggunakan signal protocol yang diperbarui. Dengan adanya peningkatan frekuensi memory bus yang cukup signifikan membuat hal ini sangat diperlukan pada DDR3. Pada DDR3 mulai dipergunakan topologi sinyal fly-by yang dikerjakan ada on-module yang terdapat pada keping DDR3. On-module ini bertugas memberikan signal termination untuk transfer alamat memory, manajemen, dan stabilization command. Dengan topologi fly-by ini, setiap chip memory akan mendapatkan sinyal secara individual. Berbeda dengan DDR2 yang masih memberikan sinyal secara bersamaan dalam satu clock perintah dengan topologi conventional-T. Ini menjadikan DDR3 memiliki algoritma yang sedikit berbeda untuk proses read dan write data. Controller on-module pada DDR3 harus memiliki kemampuan untuk mengenali sekaligus memproses data, dalam waktu yang berbeda sesuai dengan data yang dikeluarkan. Teknik ini yang dikenal sebagai read/write leveling.

6) Keunggulan DDR3 SDRAM dibandingkan DDR2 SDRAM

Mempunyai bandwidth yang lebih tinggi dibandingkan generasi pendahulunya.ü
Kecepatan efektif memori dapat mencapai 1866 MHz (sampai tahun 2008).
ü
Lebih hemat energi dan performanya lebih bagus.
ü
Dilengkapi desain sistem pendingin (cooler) yang lebih bagus.
ü

7) Kelemahan DDR3 SDRAM dibandingkan DDR2 SDRAM

Mempunyai CAS Latency yang lebih tinggi sebagai kompensasi dari tingginya bandwidth.ü
Harga DDR3 SDRAM cukup tinggi.
ü

e. RDRAM (Rambus Dynamic RAM)

Type RAM yg pertamakali dibuat tahun 1999. RDRAM mempunyai kemampuan bandwidth yg menyamai kebutuhan bandwidth pada processor Intel Pentium 4. Teknologi Dual Channel pertamakali diperkenalkan oleh RDRAM. Berbeda dengan yg lain RDRAM mempunyai tipe pengolahan Serial, dibanding SDRAM & DDR yg mengolah secara Paralel. Karakteristik teknis dari RDRAM adalah 184-pin, 2.5V & FSB 800, 1.066 dengan aristektur 16-bit (2 byte). Tipe-tipe RDRAM : RDRAM 64, 128, 256, 512MB PC800/1.066 MHz.

RDRAM

D. Format pengemasan DRAM

Pada awalnya, DRAM banyak diproduksi dalam bentuk ICs (Integrated Circuits) yang dikemas bersama bahan sejenis plastik dengan kaki-kaki atau pin yang terbuat dari metal. Pin tersebut berfungsi sebagai saluran penghubung (untuk koneksi) IC itu sendiri dengan bus-bus dan control signals. Kemudian, seiring dengan perkembangan teknologi, DRAM dirakit dalam bentuk kemasan berbentuk modul tersendiri untuk memudahkan pengelolaannya dan memudahkan penyatuannya dengan komponen lain saat dibutuhkan.

1. Chip DRAM (Integrated Circuit or IC)

DIP (Dual in-line Package)

Modul DIP biasanya dipasangkan (disisipkan) pada soket yang memang sudah tersedia pada motherboard. Soket tempat modul DIP ini berberntuk kotak, pada permukaan atasnya terlihat adanya sederetan lubang berjajar, tempat dimasukkannya kaki-kaki (pin) modul DIP. Jumlah lubang ini sama dengan jumlah pin yang ada pada DIP.

2. Modules DRAM

a. SIPP (Single In-line Pin Package), contoh FPRAM.

b. SIMM (Single In-line Memory Module), contoh FPRAM dan EDO RAM.

c. DIMM (Dual In-line Memory Module), contoh SDRAM, DDR SDRAM, DDR2 SDRAM, dan DDR3 SDRAM.

d. RIMM (Rambus In-line Memory Module).

Secara teknis, RIMM ini sebenarnya adalah DIMM. Pemberian nama menjadi RIMM adalah hak bagi pemilik (pembuat) slot modul ini.

e. SO-DIMM (Small outline DIMM).

SO-DIMM adalah versi yang lebih kecil bentuknya daripada DIMM. Jika DIMM biasanya digunakan pada komputer PC desktop, SO-DIMM umumnya digunakan pada komputer laptop.

SO-DIMM

f. SO-RIMM (Small outline RIMM).

SO-RIMM adalah versi yang lebih kecil bentuknya daripada RIMM. Secara teknis, SO-RIMM ini adalah SO-DIMM. Pemberian nama menjadi SO-RIMM adalah hak bagi pemilik (pembuat) slot modul ini.

E. Tipe tidak umum RAM

1. Dual-ported RAM

2. Video RAM

3. WRAM

4. MRAM

5. FeRAM

Selasa, 15 Mei 2012

Apa itu organisasi komputer ??

Di postingan pertama ini saya akan menerangkan apa itu organisasi computer. Artikel ini bersumber disini

DEFINISI ORGANISASI KOMPUTER

Organisasi komputer rincian hardware yang dapat diketahui oleh pemrogram, seperti sinyal - sinyalkontrol, antar-muka antara computer dan periferal serta penggunaan teknologi.

DEFINISI ARSITEKTUR KOMPUTER

Arsitektur komputer berkaitan dengan atribut  atribut yang mempunyai dampak langsung padaeksekusi logis sebuah program.[William Stalling]Arsitektur komputer meliputi spesifikasi sekumpulan instruksi dan unit hardware yang melaksanakaninstruksi tersebut.[carl hamacher]

PRINSIP KERJA ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER

Komputer mempunyai bagian-bagaian yang mempunyai fungsi berbeda-beda. Susunan letak danhubungan antar bagian-bagian hingga membentuk tubuh komputer disebut sebagai arsitekturkomputer. Atau dengan kata lain arsitektur komputer merupakan pengorganisasian bagian-bagainfungsional sebuah komputer.Pada prinsipnya sebuah sistem komputer terdiri dari 3 bagian utama, yaitu:

1. CPU (Central Prosessing Unit )

CPU merupakan bagian fungsional yangutama dari sebuah sistem komputer,dapat dikatakan bahwa CPU merupakanotak dari sebuah komputer. Di dalam CPUinilah semua kerja komputer dilakukan.Hal-hal yang perlu dilakukan CPU adalah:

a.membaca, mengkodekan danmengeksekusi instruksi program
b.
Mengirim data dari dan kememori, serta dari dan ke bagianinput/output.
c.
Merespon interupsi dari luar.menyediakan clock dan sinyalkontrol kepada sistem.

Dalam melakukan hal-hal di atas, jelas CPU perlu menyimpan data untuk sementara waktu. CPU perlu mengingat lokasi instruksi terakhir sehingga CPU akan dapat mengambil instruksi berikutnya. CPU perlumenyimpan instruksi dan data untuk sementara waktu pada saat instruksi sedang dieksekusi.Dengankata lain, CPU memerlukan memori internal berukuran kecil yang disebut register.

Arithmetic and LogicUnit (ALU)

Berfungsi membentuk operasi- operasi aritmatika dan logic terhadap data Registermenyimpan data sementara dan hasil operasi ALU. Control unit menghasilkan sinyal,, yang akanmengontrol operasi ALU, dan pemindahan data ke ALU atau dari ALU.


MEMORI

Adalah bagian fungsional komputer yang berfungsi untuk menyimpan program dan data.

RAM (Random Access Memory )

Adalah memori yang dapat dibaca atau ditulisi. Data dalam sebuah RAM bersifat volatile, artinya dataakan terhapus bila catu daya dihilangkan. Karena sifat RAM yang volatile ini, maka program computertidak tersimpan di RAM. RAM hanya digunakan untuk mcnyimpaii data seinantara, yang ticlak begiluvital saal aliran daya terpiilus.

ROM (Read Only Memory)

Adalah memori yang hanya dapat dibaca. Data yang tersimpan dalam ROM bersifat non-volatile, artinyadata tidak akan lerhapus meskipun catu daya diputus. Karena sifatnya yang demikian, maka ROMdipergunakan untuk menyimpan program. Ada beberapa tipe ROM, diantaranya ROM murni, PROM,dan EPROM. PROM (Programmable ROM) adalah ROM yang dapat diprogram sendiri oleh pemakai.

PERANTARA INPUT/OUTPUT

Untuk melakukan hubungan dengan piranti di luar sistem komputer membutuhkan perantara I/O.Perangkat I/O sebagai jembatan penghubung antara mikrokomputer dengan piranti di luar system dapatmenerima data dari mikrokomputer dan dapat pula memberi data ke mikrokomputer.Ada dua macam perantara I/O, yaitu piranti untuk hubungan serial (UART-universal asynchronousreceiver-transmitter) dan piranti untuk hubungan paralel (PlO-paralel input output).