Cache Memory Komputer

Cache memory merupakan sebuah bentuk lain dari memori internal. Memori eksternal terdiri dari perangkat penyimpanan peripheral yang dapat diakses prosesor melalui I/O controller. Karakteristik dari memori ini adalah besarnya kapasitas. Memori internal biasanya dinyatakan dalam bytes (1 bytes = 8 bits) seperti 8, 16, dan 32 bit.

Beberapa karakteristik fisik penyimpanan

Volatile dan Non-volatile.Pada memory volatile informasi akan hilang bila listrik dimatikan. Pada memory Non-volatile informasi akan tetap ada tanpa mengalami kerusakan sebelum dilakukan perubahan, daya listrik tidak diperlukan untuk mempertahankan informasi tersebut.
Erasable dan Non Erasable. Erasable artinya isi memori dapat dihapus dan diganti dengan informasi lain sedangkan Non Erasable sebaliknya.

Tabel 4.1 mengacu pada apakah memori internal dan eksternal
ke komputer.

Memori cache bertujuan untuk memberikan kecepatan memori yang mendekati memori paling cepat yang bisa diperoleh, pada saat yang sama memberikan kapasitas memori yang lebih besar dengan harga murah dari jenis memori semikonduktor. Terdapat memori utama yang relatif lebih besar dan lebih lambat bersama-sama dengan memori cache lebih kecil, dan lebih cepat. Cache berisi suatu salinan bagian dari memori utama. Ketika prosesor mencoba untuk membaca memori word, pemeriksaan dilakukan untuk menentukan jika word terdapat pada cache.

Elemen Desain Cache

Bagian ini memberikan gambaran tentang parameter desain cache dan melaporkan beberapa hasil . Penggunaan cache biasa digunakan dalam komputasi kinerja tinggi (HPC). HPC berkaitan dengan superkomputer dan software superkomputer, terutama untuk aplikasi ilmiah yang melibatkan sejumlah besar data, vektor dan matriks perhitungan, dan penggunaan algoritma paralel. Desain cache untuk HPC sangat berbeda dibandingkan platform perangkat keras lainnya dan aplikasi. Memang, banyak peneliti
telah menemukan bahwa aplikasi HPC berkinerja buruk pada arsitektur komputer yang
mempekerjakan cache [BAIL93].

Cache address

Memori virtual merupakan fasilitas yang memungkinkan program untuk mengatasi memori dari sudut pandang logika. Ketika memori virtual digunakan, bidang alamat instruksi mesin berisi alamat virtual. Untuk membaca dan menulis dari memori utama, unit manajemen memori hardware (MMU) menerjemahkan setiap alamat virtual ke alamat fisik di memori utama. Ketika alamat virtual yang digunakan, perancang sistem dapat memilih untuk menempatkan cache antara prosesor dan MMU atau antara MMU dan memori utama. Logical Cache juga dikenal sebagai cache virtual, menyimpan data menggunakan alamat virtual. Prosesor mengakses cache secara langsung, tanpa melalui MMU.

Ukuran Cache

Mapping Function

Karena ada baris cache lebih sedikit daripada blok memori utama, algoritma adalah dibutuhkan untuk pemetaan blok memori utama ke baris cache.

ORGANISASI CACHE PENTIUM 4

Sebuah evolusi organisasi cache dapat dilihat di dalam evolusi mikroprosesor intel. 80386 tidak mencakup suatu cache on-chip. 80486 meliputi cache on-chip tunggal 8 kbyte, menggunakan ukuran baris 16 byte dan suatu organisasi asosiatif set empat arah. Semua prosesor pentium termasuk dua on-chip L1 cache, satu untuk data dan satu untuk instruksi. Untuk Pentium 4, data L1 cache 16 KByte, menggunakan ukuran garis 64 byte dan empat arah organisasi set-asosiatif.

Pentium 4 cache instruksi dijelaskan selanjutnya. Pentium II juga termasuk cache L2 yang feed kedua cache L1. L2 cache eightway set asosiatif dengan ukuran 512 KB dan ukuran garis 128 byte. Cache L3
ditambahkan untuk untuk Pentium III dan menjadi on-chip dengan versi high-end dari Pentium 4. Gambar 4.18 memberikan pandangan sederhana dari Pentium 4 organisasi, menyoroti penempatan tiga caches.

Organisasi ARM Cache

Organisasi ARM Cache telah berkembang dengan keseluruhan arsitektur ARM yang keluarga, yang mencerminkan tanpa henti mengejar kinerja yang adalah kekuatan pendorong untuksemua desainer mikroprosesor.