RISC

Redused Instruktion set computers (RISC), RISC singkatan dari Reduced Instruction Set Computer. Merupakan bagian dari arsitektur mikroprosessor, berbentuk kecil dan berfungsi untuk negeset istruksi dalam komunikasi diantara arsitektur yang lainnya.
Proyek RISC pertama dibuat oleh IBM, stanford dan UC –Berkeley pada akhir tahun 70 dan awal tahun 80an. IBM 801, Stanford MIPS, dan Barkeley RISC 1 dan 2 dibuat dengan konsep yang sama sehingga dikenal sebagai RISC. RISC mempunyai karakteristik :one cycle execution time: satu putaran eksekusi. Prosessor RISC mempunyai CPI (clock per instruction) atau waktu per instruksi untuk setiap putaran. Hal ini dimaksud untuk mengoptimalkan setiap instruksi pada CPU.Arsitectur RISC merupakan kemajuan yang dramatis dalam frase sejarah arsitektur CPU dan merupakan tantangan bagi arsitektur konvensional.Walaupun system RISC telah ditentukan dan dirancang dalam berbagai cara berdasarkan kelompok-kelompoknya, elemen penting yang digunakan oleh sebagian rancangan (tidak semuanya )adalah sebagai berikut:

1.Set instruksi yang terbatas dan sederhana.

2.Register general purpose yang berjumlah banyak,atau penggunaan teknologi compiler untuk mengoptimalkan pemakaian register.

3.Penekanan pada pengoptimalkan pipeline instruksi.

Pendukung RISC berkesimpulan ,bahwa prosesor yang tidak rumit akan semakin cepat dan handal.Hampir semua instruksi prosesor RISC adalah instruksi dasar(belum tentu sederhana),sehingga instruksi-instruksi ini umumnya hanya memerlukan 1 siklus mesin untuk menjalankannya.kecuali instruksi percabangan yang membutuhkan dua siklus mesin.RISC biasanya dibuat dengan arsitektur Harward,karena arsitektur ini yang memungkinkan untuk membuat eksekusi instruksiselesai dikerjakan dalam satu atau dua siklus mesin

Hasil-hasil penelitian secara umum dapat dinyatakan bahwa terdapat tiga buah elemen yang menentukan karakter arsitektur RISC.Pertama,penggunaan register dalam jumlah yang besar, hal ini dimaksudkan untuk mengoptimalkan pereferensian operand. Menyatakan bahwa terdapat beberapa referensi per instruksi HLL,dan terdapat pemindahan(Assigment)statement dalam porsi yang besar.hal ini bersama-sama dengan lokalitas dan besarnya refrensi scalar,menyatakan bahwa kinerja dapat ditingkatkan denga cara mengurangi referensi memori dengan risiko diperlukannya referensi register yang lebih banyak.Kedua diperlukan perhatian bagi perancangan pipeline instruksi .karena tingginya pipeline instruksipercabangan bersyarat dan procedure call,pipeline instruksi yang bersifat langsung dan ringkas akan menjadi tidak efisien.hal ini menggambarkan terjadinya proporsi yang tinggi instruksi yang di-prefech namun tidak pernah dieksekusi ketiga trdpat sel instruksi yang disederhanakan (dikurangi ).teknologi RISC relative sangat baru dan karena itu saat ini tidak terjadi perdebatan dalam menggunakan RISC atau CISC.

CISC adalah singkatan dan Complex instruction Set Computer dimana prosesor tersebut memiliki set instruksi yang komplek dan lengkap.sedangkan RISC adalh singkatan dari Reduced Instruktion Set Computer yang artinya prosesor tersebut memiliki set instruksi yang komplek atau sedehana(reduced).
Tugas pembuat compiler adalah menghasilkan rangkaian instruksi mesin bagi pernyataan HLL,apabila instruksi mesin yang menyerupai pernyataan HLL,maka tugas ini akan disederhanakan.instruksi mesin yang kompleks sering kali sulit digunakan karena compiler harus menemukan kasus-kasus yang sesuai dengan konsepnya pekerjaan mengoptimalkan kode yang dihasilkan untuk meminimalkan ukuran kode,mengurangi hitungan eksekusi instruksi dan meningkatkan pipelining jauh lebih sulit apabila menggunakan complek instruction set.harapan bahwa CISC akan menghasilkan program yang lebih kecil dan lebih cepat.

Terdapat dua keuntunagn yang diperoleh dari program berukuran kecil pertama karena program membutuhkan memori yang lebih sedikit maka akan menghemat sumber daya.dengan semakin murahnya harga memori saat ini,keuntungan tersebut tidak dapat dijadikan alasan lagi.Program yang lebih kecil akan meningkatkan kinerja,dan peningkatan kinerja dapat terjadi dalam dua hal pertama,instruksi yang lebih sedikit dapat diartikan sebagai lebih sedikitnya byte-byte instruksi yang harus diambil .dan kedua pada lingkungan paging,program yang berukuran lebih kecil akan mengurangi terjadinya page fault.

Program CISC yang diekspresikan dalam bahasa mesin simbolik akan lebih pendek(yaitu instruksinya lebih sedikit),namun jumlah bit yang menempati tidaklah kecil.

Pipelining

Pipelining instruksi digunakan untuk menigkatkan kinerja .sebagian instruksi merupakan operasi register ke register dan sebuah siklus instruksi memiliki dua buah fase :

I:Instruktion Fetch(pengambilan instruksi)

E:Execute,menghitung alamat memori

D:Memory,operasi register ke memori atau memori ke register.pipelining yang sangat sederhanapun dapat meningkatkan kinerja.,teknik pipelining dua arah,dengan fase 1 dan fase E dua buah instruksi yang berlainan dapat dilakukan scara bersamaan teknik ini dapat menghasilkan smpai dua kali waktu kecepatan eksekusi teknik serial.timbul dua masalah yang menghambat tercapainya percepatan maksimum pertama kita mengasumsikan bahwa digunakan sebuah memori single port dan hanya sebuah akses memori yang diizinkan pada setiap fasenya.hal ini mengharuskan penambahan status menunggu didalam sejumlah instruksi.,kedua,instruksi percabangan menginterupsi aliran rangkaian instruksi.untuk melakukan hal tersebut dengan memakai sirkuit yang sederhana,maka sebuah instruksi NOOP dapat ditambahkan ke dalam aliran instruksi oleh compiler atau assembler.

Pipelining dapat ditingkatkan lebih lanjut dengan cara mengizinkan dua buah akses memori tiap fasenya. sekarang dapat ditumpukan hingga tiga buah instruksi dan peningkatannya akan mencapai tiga kali.,instruksi percabangan dapat menghambat percepatan sehinggs kecepatan yang terjadi akan kurang dari kecepatan maksimum ,selain itu dependensi data memiliki efek-efek tertentu.Pipelining dapat bekerja dengan baik apabila ketiga fasenya memiliki durasi yang hampir sama. Karena sederhananya instruksi RISC ,maka pipelining dapat digunakan dengan efisien,terdapat beberapa macam durasi eksekusi instruksi,dan pipeline dapat digunakan untuk menggambarkan perbedaan tersebut..namun dependensi data dapat mengurangi kecepatan eksekusi keseluruhan.

Cache Memori

Cache dapat melakukan pemakaian ruang yang lebih efisien. karena cache bereaksi terhadap situsi secara dinamis..selain itu,umumnya cache memperlakukan seluruh referensi memori secara sama, termasuk instruksi dan data jenis lainnya.sehingga penghematan dalam bidang lainnya dapat dimungkinkan apabila menggunakan cache dan bukan file register.file register dapat tidak efesien dalam menggunakan ruang karena tidak semua procedure akan memerlukan ruang jendela sepenuhnya yang telah diberikan .sebaliknya cache memiliki ketidakefisien lainnya:Data akan dibaca kedalam cache dalam bentuk blok-blok.sementara register hanya berisi variable-variable yang sedang digunakan,cache membaca suatu blok data, yang mungkin sebagian darinya akan digunakan .

Cache memiliki kemampuan untuk menangani variabel global dan juga variabel local.umumnya terdapat scalar-skalar global,namun hanya beberapa skalar saja yang akan banyak digunakan.sebuah cache akan secara dinamis akan menemukan variabel-variabel ini dan kemudian akan menyimpannya.Apabila file register berbasis jendela di ditambahkan dengan register-register global,maka cache akan dapat juga menampung sejumalh scalar global.namun compiler akan mengalami kesulitan untuk menentukan skalar global yang mana akan banyak dipakai.

Salah satu jenis dari asitektur,dimana Superscalar adalah sebuah uniprocessor yang dapat mengeksekusi dua atau lebih operasi scalar dalam bentuk pararel.

Mesin yang dirancang untuk meningkatkan kinerja eksekusi instruksi-instruksi scalar.superskalar sangat bertolak belakang dengan vector prosessor.pada sebagian aplikasi,operasi merupakan kuantitas skalar,karena itu pendekatan superscalar merepresentasikan langkah berikutnya dalam evolusi prosesor-prosesor general purpose berkinerja tinggi.pendekatan superscalar tergantung pada kemampuan eksekusi sejumlah instruksi secara pararel,masalah pararelisme tingkat instruksi berkaitan dengan rata-rata tingkatan instruksi suatu program yang dapat di eksekusi dalam waktu yang bersamaan .kombinasi antara optimasi berbasis compiler dan teknik-teknik perangkat keras dapat digunakan untuk memaksimalkan pararelisme tingkat instruksi .

Teknik perangkat keras yang digunakan pada prosesor superskalar untuk meningkatkan kinerja:

Duplikasi sumber daya,issue out of order dan penamaan kembali.mungkin tidak akan berguna untuk menambahkan unit-unit fungsional dengan tanpa menggunakan penamaan kembali register.terdapat sedikit peningkatan kinerja namun dengan risiko terjadi peningkatan kompleksitas perangkat keras.dengan penamaan kembali register yang akan menghilangkan anti ketergantuagan dan ketergantungan output,peningkatan kinerja yang cukup besar dapat diperoleh dengan melakukan penambahan unit fungsional.perbedaan yang besarnya peningkatan yang diperoleh antara dengan menggunakan jendela instruksi 8 dan dengan menggunakan jendela instruksi yang lebih besar.hal ini menandakan bahwa apabila jendela instruksi terlalu kecil maka ketergantunga data akan menghambat utilisasi unit-unit fungsional ekstra:prosesor harus mampu meramalkan terlebih dahulu lebih jauh untuk menemukan instruksi independent agar dapat melakukan utilisasi perangkat keras lebih banyak.

Dengan semakin berkembangnya mesin-mesin RISC,strategi percabangan berdelay telah di teliti lebih lanjut.hal ini memungkinkan prosesor menghitung hasil instruksi percabangan bersyarat sebelum melakukan instruksi-instruksi yang tidak berguna.dengan semakin berkembangnya mesin-mesin superscalar,strategi percabangan berdelay menjadi kurang menarik.alasanya sejumlah instruksi perlu di eksekusi pada slot delay, yang menimbulkan sejumlah masalah yang berkaitan denagn ketergantungan instruksidengan demikian mesin-mesin superscalar kembali menggunakan teknik prediksi percabangan pre-RISC.Merupakan salah satu ancangan untuk meningkatkan kecepatan CPU.kebanyakan dari computer saat ini menggunakan mekanisme superscalar ini.standar pipeline yang digunakan adalah untuk pengolahan bilangan matematika integer(bilangan bulat,bilangan yang tidak memiliki pecahan),kebanyakan CPU juga memiliki kemampuan untuk menggunakan data floating point.pipeline yang mengolah integer dapat juga digunakan untuk mengolah data bertipe floating point ini,namun untuk aplikasi tertentu,terutama untuk aplikasi keperluan ilmiah CPU yang memiliki kemampuan untuk pengolahan floating point dapat meningkatkan kecepatan prosesnya secara dramatis.peristiwa menarik yang bias dilakukan dengan metoda superskalarf ini adalah dalam hal memperkirakan percabangan instruksi serta perkiraan eksekusi perintah peristiwa ini sangat menguntungkan buat progam yang membutuhkan percabangan dari kelompok instruksi yang dijalankannya.

Peristiwa menarik yang bisa dilakukan dengan metoda superscalar ini adalah dalam hal memperkirakan pencabangan instruksi (brach precditio) serta perkiraan eksekusi perintah (speculative execution). Peristiwa ini sangat menguntungkan buat program yang membutuhkan pencabangan dari kelompok intruksi yang dijalankankannya.

Program yang terdiri dari kelompok perintah bercabang ini sering digunakan dalam pemrograman. Contohnya dalam menentukan aktifitas yang dilakukan oleh suatu sistem berdasarkan umur seseorang yang sedang diolahnya, katakanlah jika umur yang bersangkutan lebih dari 18 tahun, maka akan diberlakukan instruksi yang berhubungan dengan umur tersebut, anggaplah seseorang tersebut dianggap telah dewasa, sedangkan untuk kondisi lainnya dianggap belum dewasa. Tentu perlakuannya akan dibedakan sesuai dengan sistem yang sedang dijalankan.

Lalu apa yang dilakukan oleh CPU untuk hal ini? Komputer akan membandingkan nilai umur data yang diperolehnya dengan 18 tahun sehingga komputer dapat menentukan langkah dan sikap yang harus diambilnya berdasarkan hasil perbandingan tersebut. Sikap yang diambil tentu akan diambil berdasarkan pencabangan yang ada.

Pada CPU yang mendukung perintah pencabangan ini, CPU membutuhkan lumayan banyak clock cycle, mengingat CPU menempatkan semuanya pada pipeline dan menemukan perintah berikutnya yang akan dieksekusinya. Sirkuit untuk branch prediction melakukan pekerjaan ini bekerja sama dengan pipeline, yang dilakukan sebelum proses di ALU dilaksanakan, dan memperkirakan hasil dari pencabangan tersebut.

Jika CPU berfikir bahwa branch akan menuju suatu cabang, biasanya berdasarkan pekerjaan sebelumnya, maka perintah berikutnya sudah dipersiapkan untuk dieksekusi berikut data-datanya, bahkan dengan adanya pipeline ini, bila tidak diperlukan suatu referensi dari instruksi terakhir, maka bisa dilaksanakan dengan segera, karena data dan instruksi yang dibutuhkan telah dipersiapkan sebelumnya..

Dalam hal speculative execution, artinya CPU akan menggunakan melakukan perhitungan pada pipeline yang berbeda berdasarkan kemungkinan yang diperkirakan oleh komputer. Jika kemungkinan yang dilakukan oleh komputer tepat, maka hasilnya sudah bisa diambil langsung dan tinggal melanjutkan perintah berikutnya, sedangkan jika kemungkinan yang diperkirakan oleh komputer tidak tepat, maka akan dilaksanakan kemungkinan lain sesuai dengan logika instruksi tersebut.

Teknik yang digunakan untuk pipeline dan superscalar ini bisa melaksanakan branch prediction dan speculative execution tentunya membutuhkan ekstra transistor yang tidak sedikit untuk hal tersebut.

Sebagai perbandingan, komputer yang membangkitkan pemrosesan pada PC pertama yang dikeluarkan oleh IBM pada mesin 8088 memiliki sekitar 29.000 transistor. Sedangkan pada mesin Pentium III, dengan teknologi superscalar dan superpipeline, mendukung branch prediction, speculative execution serta berbagai kemampuan lainnya memiliki sekitar 7,5 juta transistor. Beberapa CPU terkini lainnya seperti HP 8500 memiliki sekitar 140 juta transistor.

media penyimpanan

MEDIA PENYIMPANAN

I. MEDIA PENYIMPANAN TERSIER

Karakteristik dari perangkat penyimpanan tersier pada dasarnya adalah menggunakan removable media yang relatif lebih murah. Sebagai contoh: 1 VCR dengan banyak kaset akan lebih murah daripada 1 VCR yang hanya bisa memainkan satu kaset saja. Memori tersier menyimpan data dalam jumlah yang besar (terabytes, atau 10¹² bytes).

Memori tersier tidak butuh banyak operasi menulis tapi memori tersier tipikal-nya write ones atau read many. Meskipun per-megabites-nya pada harga terendah, memory tersier umumnya yang paling mahal, elemen tunggal pada modern supercomputer installations. Ciri-ciri lain: non-volatile, penyimpanan off-line , umumnya dibangun pada removable media contoh optical disk, flash memory.

DIRECT ACCESS STORAGE DEVICES (DASD)

Flash Memory Card

Kartu memory flash merupakan sebuah media penyimpanan tipe memory berjenis "non-volatile" yang berarti chip memory yang tidak memerlukan power untuk menjaga keberadaan data dalam kartu memory, berbeda dengan memory RAM yang digunakan dalam komputer yang membutuhkan power untuk menjaga keberadaan data.
CF atau Compact Flash adalah tipe kartu memory "non-volatile" yang pertama dikembangkan dan biasanya digunakan dalam kamera digital dan PDA, tapi CF tidak pernah digunakan dalam produk telepon selular karena ukurannya yang besar 36.4 x 42.8 x 3.3 mm dan memiliki 50 pin. Banyaknya total pin yang digunakan dalam CF dikarenakan desain kontroller yang kompatible dengan spesifikasi interface ATA. SD atau Secure Digital, adalah generasi penerus CF, tujuan dibuatnya SD adalah agar ukuran kartu memory lebih kecil dan lebih ringan. Alasan lain dibuatnya SD adalah keamanan data yang direpresentasikan dengan kata “secure” pada SD, dengan menggunakan mekanisme "lock" (write protect) yang sama seperti disket floppy pada bagian samping kirinya, juga dengan mengimplementasikan sistim CPRM (Content Protection for Recordable Media) yang menjaga agar file audio/video yang di copyright tidak dapat ditransfer atau dicopy. SD berukuran 24 x 32 x 2.1 mm (sedikit lebih tebal dari MMC) dan memiliki 9 pin.

Floppy Disk

Menurut Silberschatz et. al. [Silberschatz2002], floppy disk adalah sebuah media penyimpanan yang terbuat dari cakram fleksibel tipis yang dilapisi oleh bahan magnetik dan ditutupi oleh plastik. IBM memperkenalkan disket pertama kali pada tahun 1969 dengan ukuran 8 inci dan kapasitas penyimpanan 81 KB. Sedangkan disket yang paling populer adalah yang 3,5 inci dengan kapasitas penyimpanan 1.44 MB (Sumber : detikinet). Ciri-ciri floppy disk:

1. Memiliki kapasitas kecil (1 - 2 Mb).

2. Kemampuan aksesnya hampir secepat hard disk.

3. Lebih rentan terhadap gesekan di permukaan magnetiknya.

Media penyimpanan floppy disk ini termasuk dalam kategori media penyimpanan Direct Access Storage Devices (DASD) yaitu alat penyimpanan langsung. Prinsip ini juga digunakan oleh disk magnetik yang memiliki kapasitas sebesar 1 GB yang memiliki kecepatan akses yang hampir sama dengan hard disk. Seiring dengan perkembangan zaman media penyimpanan ini mulai tergusur dengan media peenyimpanan yang berkapasitas lebih besar dan lebih murah.

Magneto-optic Disk

Dalam magneto-optic disk, data ditulis di atas sebuah piringan keras yang dilapisi oleh suatu bahan magnetik lalu dilapisi pelindung untuk melindungi head dari disk tsb. Dalam suhu ruangan, medan magnet yang ada tidak dapat digunakan untuk menyimpan bit data sehingga harus ditembakkan laser dari disk head. Tempat yang terkena sinar laser ini dapat digunakan untuk menyimpan bit. Head membaca data yang telah disimpan dengan bantuan Kerr Effect. Efek ini timbul karena head dari magneto-optic disk terlalu jauh dari permukaan disk sehingga tidak dapat dibaca dengan cara yang sama yang diterapkan ke hard disk. Oleh karena itu digunakan Kerr Effect.

Menurut Silberschatz et. al. [Silberschatz2002], prinsip dari Kerr Effect adalah ketika suatu sinar laser dipantulkan dari sebuah titik magnetik, polarisasinya akan diputar searah atau berlawanan arah dengan arah jarum jam, tergantung dari orientasi medan magnetiknya. Rotasi inilah yang dibaca oleh head sebagai sebuah bit.

Optical Disk

Disk tipe ini tidak menggunakan magnetik melainkan suatu bahan yang dapat dibelokkan oleh sinar laser. Setelah dimodifikasi dengan dengan sinar laser pada disk akan terdapat spot yang gelap atau terang. Spot ini menyimpan satu bit.

Teknologi optical-disk dapat dibagi menjadi:

1. Phase-change disk, dilapisi material yang dapat membeku menjadi crystalline atau amorphous state. Kedua state ini memantulkan sinar laser dengan kekuatan yang berbeda. Drive menggunakan sinar laser pada kekuatan yang berbeda. Kekuatan rendah digunakan untuk membaca data yang telah ditulis, kekuatan medium untuk menghapus data dengan cara melelehkan permukaannya dan kemudian dibekukan lagi ke dalam keadaan crystalline. Kekuatan tinggi digunakan untuk melelehkan disk-nya ke dalam amorphous state sehingga dapat digunakan untuk menulis data.

2. Dye-polimer disk, merekam data dengan membuat bump. Disk dilapisi plastik yang mengandung dye yang dapat menyerap sinar laser. Sinar laser membakar spot yang kecil sehingga spot membengkak dan membentuk bump. Sinar laser juga dapat menghangatkan bump sehingga spot menjadi lunak dan bump menjadi datar.

WORM = Write Once Read Many-times

WORM merupakan media penyimpanan yang terbentuk dari sebuah aluminium film yang dilapisi oleh plastik di bagian atas dan bagian bawahnya. Untuk menulis data, pada media ini digunakan sinar laser untuk membuat lubang pada aluminiumnya sehingga disk ini hanya dapat ditulis sekali.

Ciri-ciri WORM Disk :

1. Hanya dapat ditulis sekali.

2. Data lebih tahan lama dan dapat dipercaya.

Media penyimpanan WORM ini dianggap tahan banting dan paling terpercaya karena lapisan metalnya dilindungi dengan aman oleh lapisan plastiknya dan juga datanya tidak dapat dirusak dengan pengaruh medan magnet. Kebanyakan removable-disk lebih lambat dari non-removable-disk karena kinerja mereka juga dipengaruhi oleh waktu yang dibutuhkan untuk menulis data. Waktu ini dipengaruhi oleh waktu rotasi, dan juga kadang-kadang seek time.

SEQUENTIAL ACCESS STORAGE DEVICES (SASD)

Punched Card

Prinsip Kerja Prinsip kerja penyimpanan memori "punch" ini sesungguhnya tidak terlalu rumit. Permukaan dari chip tersebut harus terdiri dari beberapa lapisan plexiglass di atas lempeng silikon. Menulis atau "writing" data membutuhkan pemanasan pada ujung indentor hingga 400? celcius. Hanya dengan temperatur setinggi ini saja jejak mikro bisa muncul di permukaan plexiglass. Untuk membaca chip, indentor yang juga berperan sebagai sensor itu panasnya harus dikurangi menjadi 300? celcius. Perubahan temperatur inilah yang diterjemahkan sebagai data.

Tapes

Sebuah tape dapat menyimpan data lebih banyak dari optical maupun magnetic disk cartridge, harga cartridge dari tape drive relatif lebih murah namun memiliki random access yang lebih lambat karena membutuhkan operasi fast-forward dan rewind yang kadang-kadang bisa membutuhkan waktu beberapa detik bahkan menit. Tape ini biasa digunakan oleh supercomputer center untuk menyimpan data yang besar dan tidak membutuhkan random access yang cepat. Dalam skala yang besar biasanya digunakan Robotic Tape Changers yaitu sebuah alat yang dipakai untuk mengganti tape dalam sebuah library. Stacker menyimpan beberapa tape, sedangkan silo untuk menyimpan ribuan tape.

Masalah Kinerja

Tiga aspek utama dari kinerja penyimpanan tersier berdasarkan Silberschatz et. al. [Silberschatz2002]:

1. Kecepatan

Kecepatan dari penyimpanan tersier memiliki 2 aspek: bandwidth dan latency. Menurut Silberschatz et. al. [Silberschatz2002], Sustained bandwidth adalah rata-rata tingkat data pada proses transfer, yaitu jumlah byte dibagi dengan waktu transfer. Effective bandwidth menghitung rata-rata pada seluruh waktu I/O, termasuk waktu untuk seek atau locate. Istilah bandwidth dari suatu drive sebenarnya adalah sustained bandwidth.

2. Kehandalan

Removable magnetic disk tidak begitu bisa diandalkan dibandingkan dengan fixed hard-disk karena cartridge lebih rentan terhadap lingkungan yang berbahaya seperti debu, perubahan besar pada temperatur dan kelembaban, dan gangguan mekanis seperti tekukan. Optical disks dianggap sangat bisa diandalkan karena lapisan yang menyimpan bit dilindungi oleh plastik transparan atau lapisan kaca.

3. Harga

II. MEDIA PENYIMPANAN MASA DEPAN (Future Technology)

Penyimpanan Holographic

Teknologi ini digunakan untuk menyimpan foto hologram di media khusus. Misalkan pada foto hitam putih digunakan array 2 dimensi yang merepresentasikan warna hitam dan putih (bit 0 dan 1) maka di teknologi holographic ini satu pixel gambar dapat menyimpan jutaan bit sehingga gambarnya menjadi tajam dan pixelnya ditransfer menggunakan sinar laser sehingga transfer rate-nya tinggi. Microelectronic Mechanical Systems (MEMS), Teknologi yang bertujuan mengembangkan sebuah media penyimpanan yang bersifat non-volatile dengan kecepatan yang lebih cepat dan lebih murah dari semiconductor DRAM.

Technologi hard disk masa depan

Hard disk tahan banting amat penting untuk perangkat bergerak seperti notebook atau MP3 player. Technologi hard disk masa depan ini diharapkan jika permukaan hard disk rusak karena tersentuh head atau kepanasan, ia dapat mereparasi diri sendiri dengan partikel-partikel karbon dari tanki bahan pelumas yang disalurkan lewat pipa-pipa karbon nano. Untuk iPod Video yang baru misalnya, dalam waktu dekat, Seagate akan mengeluarkan hard disk berukuran 1,8 inci dengan kapasitas hingga 120 GB. Solid State Disk, hard disk fix tanpa bagian yang bergerak menjadi saingan berat hard disk konvensional. Mungkin juga nantinya akan muncul varian ke-3 karena IBM, HP dan Seagate sedang mengembangkan teknologi baru tanpa keping berputar. Mereka memakai sebuah bidang dengan banyak head yang membaca data dari hard disk yang bergetar. Akan tetapi, sampai saat ini belum ada yang berani memastikan kapan teknologi ini akan siap digunakan.

Cara Kerja HAMR:

Laser dan Kumparan Magnet Sebagai Tim bits lebih kecil - Agar HAMR berfungsi, head magnet dan berkas laser harus bertemu pada sebuah titik berukuran sekitar 60 nanometer. Cara kerja Heat Assistance Magnetic Recording sangat jelas terlihat di sini. Sebuah laser dalam head tulis/baca mendukung sistem hard disk dalam perubahan kutub Bit. Dengan pemanasan per titik oleh laser, material lebih keras seperti FePt bisa digunakan sebagai lapisan magnetik. Bits yang lebih kecil juga dapat disimpan lebih stabil.

Aplikasi Antarmuka

Sistem operasi tidak menangani tapes sebagaimana sistem operasi menangani removable disk maupun fixed disk. Sistem operasi biasanya menampilkan tape sebagai media penyimpanan secara keseluruhan. Suatu aplikasi tidak membuka suatu berkas pada tape, melainkan membuka tape drive secara keseluruhan sebagai raw device. Biasanya tape drive disediakan untuk penggunaan aplikasi tersebut secara eksklusif, sampai aplikasi tersebut berakhir atau aplikasi tersebut menutup tape device. Eksklusivitas ini masuk akal, karena random access pada tape bisa memakan waktu yang lama, sehingga membiarkan beberapa aplikasi melakukan random access pada tape bisa menyebabkan thrashing.

Sistem operasi tidak menyediakan sistem berkas sehingga aplikasi harus memutuskan bagaimana cara menggunakan blok-blok array. Tiap aplikasi membuat peraturannya masing-masing tentang bagaimana mengatur tape supaya suatu tape yang penuh terisi dengan data hanya dapat digunakan oleh program yang membuatnya.

Tape drive mempunyai set operasi-operasi dasar yang berbeda dengan disk drive. Sebagai pengganti operasi seek (sebagaimana yang digunakan pada disk drive), tape drive menggunakan operasi locate. Operasi locate ini lebih akurat dibandingkan dengan operasi seek karena operasi ini memposisikan tape ke logical block yang spesifik.

Sebagian besar tape drive mempunyai operasi read position yang berfungsi memberitahu posisi tape head dengan menunjukkan nomor logical blok. Selain itu banyak juga tape drive yang menyediakan operasi space yang berfungsi memindahkan posisi tape head. Misalnya operasi space akan memindahkan posisi tape head sejauh dua blok ke belakang.

Untuk sebagian jenis tape drive, menulis pada blok mempunyai efek samping menghapus apapun yang berada pada posisi sesudah posisi penulisan. Hal ini menunjukkan bahwa tape drive adalah append-only devices, maksudnya adalah apabila kita meng- update blok yang ada di tengah berarti kita akan menghapus semua data yang terletak sesudah blok tersebut. Untuk mencegah hal ini terjadi maka digunakan tanda EOT ( end-of-tape) yang diletakkan pada posisi sesudah posisi blok yang ditulis. Drive menolak untuk mencari lokasi sesudah tanda EOT, tetapi adalah suatu hal yang penting untuk mencari lokasi EOT kemudian mulai menulis menulis data. Cara ini menyebabkan tanda EOT yang lama tertimpa, lalu tanda yang baru diletakkan pada posisi akhir dari blok yang baru saja ditulis.

memory utama semikonduktor

Sebagaimana kita ketahui, main memory merupakan penghubung utama antara data dari storage menuju pemrosesan di prosessor. Memory terbuat dari bahan semikonduktor. Element dasar dari semikonduktor memory adalah sel memory. Meskipun tiap memory memiliki teknologi yang berbeda, tetapi terdapat beberapa kesamaan, antara lain:

• Ø Representasi nilai biner dengan menggunakan dua stable state (semistable)

• Ø Sanggup untuk ditulisi (paling tidak sekali), untuk mengeset statenya

• Ø Sanggup untuk dibaca untuk mendeteksi kondisi statenya

Seperti dalam suatu produk IC semikonduktor memory juga memiliki chip tersendiri, dimana tiap chip mengandung array sel memory. Untuk memory semikonduktor, salah satu masalah dalam kunci desaign adalah dalam hal jumlah bit data yang dapat dibaca atau ditulis pada suatu waktu tertentu. Salah satu cara yang ekstrim adalah dalam organisasi dimana penyusunan fisik dari array sel adalah sama dengan penyusunan secara logika dari word di memory. Array diatur menjadi word dari tiap-tiap bit. Contohnya, 16 mbit chip dapat diatur sebagai 1M 16-bit word. Ada juga yang disebut dengan organisasi one bit per chip, dimana data-data dibaca dan ditulis satu tiap waktu.

Aplikasi pertama teknologi IC bagi komputer adalah konstruksi processor (CU,ALU, dan LU). Sebelum ditemukannya memori semikonduktor sebagian memori komputer dibuat dari cincin-cincin kecil ferromagnetic dengan diameter 1/16 inci. Cincin ini diikat grid kawat halus yang tergantung pada layar kecil di komputer dengan dimagnetisasi kesatu arah sebuah cincin (Core) untuk mempresentasikan bilangan satu, dan magnetisasi kearah lainnya ini berarti nol. Memori Core ini sangat cepat (memerlukan waktu 1 / 1.000.000 detik untuk membaca sebuah bit yang tersimpan di dalam memori.

Pada 1970 Fairchild membuat memori semionduktor pertama. Keping ini berukuran hampir sama dengan sebuah core, dapat menampung 256 bit memori. Memori ini tidak destruktif dan lebih cepat dibandingkan core.

Ada beberapa memori semikonduktor yaitu :

1. 1. RAM

RAM dibungkus dalam paket berbentuk chip. Satuan penyimpanan dasar adalah sel (1 bit per sel). Pada RAM proses baca dan tulis data dari dan ke memori dapat dilakukan dengan mudah dan cepat. RAM bersifat volatile dan perlu catu daya listrik. Kecepatan RAM diukur dalam ns (nano seconds). Makin kecil ns semakin cepat RAM . Dulu kecepatan RAM sekitar 120, 100 dan 80 ns. Sekarang sekitar 15, 10, sampai 8 ns. Kecepatan RAM sangat berkaitan erat dengan system bus, apakah system bus kita efektif untuk menggunakan RAM yang cepat. Struktur RAM dapat dibagi menjadi 4 bagian, yaitu:

• · Input Area, digunakan untuk menampung input yang dimasukkan lewat alat input

• · Program Area, digunakan untuk menyimpan semua instruksi-instruksi program yang akan diproses.

• · Working Area, digunakan untuk menyimpan data yang akan diolah dan hasil dari pengolahan

• · Output Area, digunakan untuk menampung hasil akhir dari pengolahan data yang akan ditampilkan ke alat output

Berdasarkan bahan dasar pembuatan, RAM dikelompokkan dalam dua bagian utama, yaitu:

1. a) RAM dinamik (DRAM)

Disusun oleh sel-sel yang menyimpan data sebagai muatan listrik pada kapasitor. Ada dan tidak ada muatan listrik pada kapasitor dinyatakan sebagai bilangan biner 1 dan 0. Disebut dynamic, karena hanya menampung data dalam periode waktu yang singkat dan harus di-refresh secara periodik. Sedangkan jenis dan bentuk dari DRAM atau memory chip ini sendiri cukup beragam. Secara internal, setiap sel yang menyimpan 1 bit data memiliki 1 buah transistor dan 1 buah kondensator. Kondensator ini yang menjaga tegangan agar tetap mengaliri transistor sehingga tetap dapat menyimpan data. Oleh karena penjagaan arus itu harus dilakukan setiap beberapa saat (yang disebut refreshing) maka proses ini memakan waktu yang lebih banyak daripada kinerja Static RAM.

1. b) RAM Static (SRAM)

Secara internal, setiap sel yang menyimpan n bit data memiliki 4n buah transistor yang menyusun beberapa buah rangkaian Flip-Flop. Dengan karakteristik rangkaian Flip-Flop ini, data yang disimpan hanyalah berupa Hidup (High state) atau Mati (Low state) yang ditentukan oleh keadaan suatu transistor. Kecepatannya dibandingkan dengan Dynamic RAM tentu saja lebih tinggi karena tidak diperlukan sinyal refresh untuk mempertahankan isi memory. Baik SRAM maupun DRAM adalah volatile. Sel memori DRAM lebih sederhana dibanding SRAM, karena itu lebih kecil. DRAM lebih rapat (sel lebih kecil = lebih banyak sel per satuan luas) dan lebih murah. DRAM memerlukan rangkaian pengosong muatan. DRAM cenderung lebih baik bila digunakan untuk kebutuhan memori yang lebih besar. DRAM lebih lambat.Berikut disajikan per bedaan umum dari SRAM dan DRAM.

Kinerja Memori RAM

Sebelumnya komputer menggunakan modul memori circuit board tipe Single In-Line memory Module (SIMM) untuk jenis memori EDO RAM dengan kapasitas antara 8 MB sampai 16 MB, kemudian telah beredar modul memori dalam jenis slot Dual In-Line memory Module (DIMM) berada di mainboard yang diletakkan dengan soket processor. Dengan memori DIMM, maka digunakan jenis memori SDRAM yang mempunyai jumlah 168 pins, sedang untuk memori DDR RAM mempunyai jumlah sebanyak 184 pins, dimana terdapat satu tonjolan pada bagian tengah RAM sebagai batas pemisah, antara 100 pins untuk bagian sebelah kiri dan 84 pins untuk bagian sebelah kanan. Untuk pemilihan jenis memori sangat dipengaruhi kinerja processor, karenaperbedaan antar internal bus pada processor dengan internal bus pada memori akan berakibat fatal bagi kecepatan proses pengolahan aplikasi data, untuk itu perbandingan keduanya haruslah sebanding.

1. 2. ROM

ROM dapat menyimpan data secara permanenanya dan hanya bisa dibaca. Namun, dua masalah yang terdapat pada ROM adalah langkah penyisipan data memerlukan biaya tetap yang tinggi dan tidak boleh terjadi kesalahan (error). ROM terdiri dari beberapa jenis lagi yaitu :

• a. Progammable ROM (PROM)

Bersifat non volatile dan hanya bias ditulisi sekali saja. Proses penulisannya dibentuk secara elektris dan memory ini memerlukan peralatan khusus untuk proses penulisan atau pemrogaman. Prosesnya adalah PROM awalnya terhubung (status=on, 1). Programmer akan memutuskan hubungan tersebut dengan mengirimkan voltase tinggi pada kolom yamg tepat. Proses ini disebut “burning”.

• b. Erasable PROM (EPROM)

Dapat dibaca secara optis dan ditulisi secara elektris. Sebelum operasi write, seluruh sel penyimpanan harus dihapus menggunakan radiasi sinar ultra-violet terhadap keping paket. Proses penghapusannya dapat dilakukan secara berulang, setiap penghapusan memerlukan waktu 20 menit. Untuk daya tampung data yang sama EPROM lebih mahal dari PROM.

• c. Electrically EPROM (EEPROM)

Dapat ditulisi kapan saja tanpa menghapus isi sebelumnya. Operasi write memerlukan waktu lebih lama dibanding operasi read. Gabungan sifat kelebihan non-volatilitas dan fleksibilitas untuk update dengan menggunakan bus control, alamat dan saluran data. EEPROM lebih mahal dibanding EPROM.

• d. Flash Memory