Cache Memory

Nama         : Agnes Rantika

NPM          : 19312155

Kelas          : IF 22 Dx

"Cache Memory"

• Kinerja cache

Memory cache adalah memori penyimpanan sementara yang mengambil sebagian ruang dari RAM. Pada saat user melakukan request melalui browser atau aplikasi, processor akan mengecek ketersediaan data di memory cache lebih dulu. Jika user baru pertama kali melakukan akses, tentunya belum ada data di cache. Maka dari itu, processor akan mengakses sumber utama/database secara langsung. Saat mengambil data dari sumber utama, processor juga akan mencatatnya di cache. Jadi pada akses selanjutnya, processor bisa langsung mengambil data dari cache.

• Penggunaan asosiasi untuk mengurangi tingkat masalah

Salah satu unsur interpretasi citra penginderaan jauh. Asosiasi merupakan keterkaitan antara satu obyek dengan obyek lainnya. Dengan adanya keterkaitan tersebut, kemudian obyek utama dalam citra dapat dikenali dan diinterpretasikan. Berdasarkan pilihan jawaban, contoh penggunaan unsur asosiasi untuk mengidentifikasi suatu obyek pada citra adalah lapangan sepak bola selalu memiliki mistar gawang.

Pemetaan asosiatif mengatasi kekurangan pemetaan langsung dengan cara mengizinkan setiap blok memori utama untuk dimuatkan ke sembarang saluran cache. Dengan pemetaan assosiatif, terdapat fleksibilitas penggantian blok ketika blok baru dibaca ke dalam cache. Kekurangan pemetaan assosiatif yang utama adalah kompleksitas rangkaian yang diperlukan untuk menguji tag seluruh saluran cache secara palaler, sehingga pencarian data di cache menjadi lama.

1. Memungkinkan blok diletakkan di sebrang line yang sedang tidak terpakai.
2. Diharapkan akan mengatasi kelemahan utama Direct Mapping.
3. Harus menguji setiap cache untuk menemukan blok yang diinginkan.
4. Mengecek setiap tag pada line.
5. Sangat lambat untuk cache berukuran besar.
6. Nomor line menjadi tidak berarti. Address main memory dibagi menjadi 2 field saja, yaitu tag dan word offset.
7. Melakukan pencarian ke semua tag untuk menemukan blok.
8. Cache dibagi menjadi 2 bagian yaitu : lines dalam SRAM dan tag dalam associative memory.
9. Keuntungan Associative Mapping : Cepat dan Fleksibel.
10. Kerugian Associative Mapping : Biaya Implementasi, misalnya untuk cache ukuran 8 kbyte dibutuhkan 1024 x 17 bit associative memory untuk menyimpan tag identifier.

• Penggunaan cache bertingkat hierarki untuk mengurangi kesalahan penalti

Pada sistem komputer terdapat berbagai jenis memori, yang berdasarkan kecepatan dan posisi relatifnya terhadap prosesor, bisa disusun secara hirarkis. Puncak hirarki sistem "memori" komputer adalah register yang berada dalam chip prosesor dan merupakan bagian integral dari prosesor itu sendiri. Isi register-register itu bisa dibaca dan ditulisi dalam satu siklus detak. Level hirarki berikutnya adalah memori cache internal (on-chip). Kapasitas cache internal yang sering disebut sebagai cache level pertama ini umumnya sekitar 8 kb. Waktu yang diperlukan untuk mengakses data atau instruksi dalam cache internal ini sedikit lebih lama ini lebih sedikit lama dibandingkan register, yakni beberapa siklus detak.

Prosesor-prosesor mutakhir dilengkapi dengan cache level kedua yang kapasitasnya lebih besar dan ditempatkan di luar chip. Prosesor P6 (Pentium Pro). Misalnya, cache level pertamanya berkapasitas 8 kb untuk instruksi. Cache level keduanya berkapasitas 256 kb, yang merupakan keping terpisah tetapi dikemas menjadi satu dengan prosesornya. Selama program dieksekusi, sistem komputer secara terus menerus memindah-mindahkan data dan instruksi ke berbagai tingkat dalam hirarki sistem "memori".

1. Peningkatan waktu akses (acces time) memori (semakin ke bawah semakin lambat, semakin ke atas semakin cepat).
2. Peningkatan kapasitas (semakin ke bawah semakin besar, semakin ke atas semakin kecil).
3. Peningkatan jarak dengan prosesor (semakin ke bawah semakin jauh, semakin ke atas semakin dekat).
4. Penurunan harga memori setiap bitnya (semakin ke bawah semakin semakin murah, semakin ke atas semakin mahal).

Memori yang lebih kecil, lebih mahal dan lebih cepat diletakkan pada urutan teratas. Sehingga, jika diurutkan dari yang tercepat, maka urutannya adalah sebagai berikut :

1. Register mikroprosesor. Ukurannya yang paling kecil tetapi memiliki waktu akses yang paling cepat, umumnya hanya 1 siklus CPU saja.
2. Cache mikroprosesor, yang disusun berdasarkan kedekatannya dengan prosesor (level-1, level-2, level-3, dan seterusnya). Memori cache mikroprosesor dikelaskan ke dalam tingkatan-tingkatannya sendiri.
3. Memori utama : memiliki akses yang jauh lebih lambat dibandingkan dengan memori cache, dengan waktu akses hingga beberapa ratus siklus CPU, tetapi ukurannya mencapai satuan gigabyte. Waktu akses pun kadang-kadang tidak seragam, khususnya dalam kasus mesin-mesin Non-uniform memory access (NUMA).
4. Cakram Magnetis cakram magnetis, yang sebenarnya merupakan memori yang digunakan dalam memori utama untuk membantu kerja cakram magnetis.
5. Cakram magnetis.
6. Tipe magnetis.
7. Cakram optik.

• Pengoptimalan perangkat lunak untuk meningkatkan efektivitas cache

Level tambahan dapat ditambahkan secara efektif ke hierarki dalam perangkat lunak. Sebagian dari memori utama dapat digunakan sebagai buffer untuk menyimpan data sementara yang akan dibacakan ke disk. Teknik seperti ini terkadang bisa disebut sebagai cache disk, mengingkatkan kinerja dengan dua cara :

1. Penulisan disk dikelompokkan. Alih-alih banyak transfer data kecil, kami memiliki beberapa transfer data yang besar. Ini dapat meningkatkan kinerja disk dan meminimalkan keterlibatan prosesor.
2. Beberapa data yang ditujukan untuk ditulis dapat dirujuk oleh program sebelum dump berikutnya ke disk. Dalam hal ini, data diambil dengan cepat dari cache perangkat lunak dari pada perlahan-lahan dari disk.

Lampiran diatas memberikan gambaran umum tentang parameter desain cache dan melaporkan beberapa hasil umum. Terkadang dapat merujuk pada penggunaan cache dalam komputasi kinerja tinggi (HPC). HPC berurusan dengan super komputer dan perangkat lunaknya, terutama untuk aplikasi ilmiah yang melibatkan sejumlah besar data, komputasi vektor dan matriks, dan penggunaan algoritma pararel. Desain cache untuk HPC sangat berbeda dengan untuk flatform dan aplikasi perangkat keras lainnya. Memang banyak peneliti yang telah menemukan bahwa aplikasi HPC berkinerja buruk pada arsitektur komputer yang menggunakan cache. Peneliti lain sejak itu menunjukan bahwa hierarki cache dapat berguna dalam meningkatkan kinerja jika perangkat lunak aplikasi disetel untuk mengeksploitasi cache. 

Link Website :

https://teknokrat.ac.id/

https://ftik.teknokrat.ac.id/