TUGAS AKHIR RANGKAIAN DIGITAL

A.KONSEP DASAR MEMORI

Memori merupakan bagian dari komputer yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan informasi yang harus diatur dan dijaga sebaik-baiknya. Sebagian besar komputer memiliki hirarki memori yang terdiri atas tiga level, yaitu:

• Register di CPU, berada di level teratas. Informasi yang berada di register dapat diakses dalam satu clock cycle CPU.
• Primary Memory (executable memory), berada di level tengah. Contohnya, RAM. Primary Memory diukur dengan satu byte dalam satu waktu, secara relatif dapat diakses dengan cepat, dan bersifat volatile (informasi bisa hilang ketika komputer dimatikan). CPU mengakses memori ini dengan instruksi single load dan store dalam beberapa clock cycle.
• Secondary Memory, berada di level bawah. Contohnya, disk atau tape. Secondary Memory diukur sebagai kumpulan dari bytes (block of bytes), waktu aksesnya lambat, dan bersifat non-volatile (informasi tetap tersimpan ketika komputer dimatikan). Memori ini diterapkan di storage device, jadi akses meliputi aksi oleh driver dan physical device.

Gambar 1.1. Gambar Hirarki Memori

Komputer yang lebih canggih memiliki level yang lebih banyak pada sistem hirarki memorinya, yaitu cache memory dan bentuk lain dari secondary memory seperti rotating magnetic memory, optical memory, dan sequntially access memory. Akan tetapi, masing-masing level ini hanya sebuah penyempurnaan salah satu dari tiga level dasar yang telah dijelaskan sebelumnya.
Bagian dari sistem operasi yang mengatur hirarki memori disebut dengan memory manager. Di era multiprogramming ini, memory manager digunakan untuk mencegah satu proses dari penulisan dan pembacaan oleh proses lain yang dilokasikan di primary memory, mengatur swapping antara memori utama dan disk ketika memori utama terlalu kecil untuk memegang semua proses.
Tujuan dari manajemen ini adalah untuk:

• Meningkatkan utilitas CPU
• Data dan instruksi dapat diakses dengan cepat oleh CPU
• Efisiensi dalam pemakaian memori yang terbatas
• Transfer dari/ke memori utama ke/dari CPU dapat lebih efisien

B.Cara Kerja Memori Komputer 

 

Gambar Hirarki Memori

Jika disebut satu per satu, akan sangat banyak berbagai jenis yang berbeda untuk memori elektronik yang kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Kebanyakan memori elektronik tersebut telah menjadi bagian terpadu dalam kosa kata kita, RAM ,ROM, Cache, Dynamic RAM, Static RAM, Flash memory, Memory Sticks, Virtual memory, Video memory, BIOS dan lain-lain.
Bahkan ketika kita sedang melihat layar monitor komputer, komputer di depan kita mempunyai memori. Namun yang jarang diketahui adalah, bahwa banyak perangkat elektronik yang kita gunakan sehari-hari juga mempunyai beberapa bentuk memori. Berikut adalah beberapa contoh perangkat yang menggunakan memori yaitu telepon seluler, PDA, Konsol Game, Radio Mobil, Perekam Video, dan Televisi.

Walaupun memori secara teknis adalah berbagai bentuk penyimpanan elektronik, istilah memori digunakan paling banyak digunakan untuk merujuk pada bentuk penyimpanan sementara yang cepat. Jika CPU komputer anda harus secara konstan mengakses hard drive(Harddisk) untuk mengambil setiap potongan data yang dibutuhkan, hal tersebut akan dioperasikan dengan sangat lambat. Ketika informasi disimpan dalam memori, CPU bisa mengakses informasi tersebut dengan jauh lebih cepat. Kebanyakan memori dibutuhkan untuk menyimpan data sementara.

Bahkan prosesor tercepat membutuhkan sebuah buffer(penyangga) untuk menyimpan informasi ketika sedang diproses. RAM bagi CPU bagaikan sebuah meja untuk memasak: RAM bertugas sebagai tempat dimana bahan dan alat yang digunakan untuk mengerjakan, menunggu sampai anda ingin mengambil dan menggunakan bahan-bahan tersebut. Baik sebuah CPU yang cepat dan sejumlah besar RAM dibutuhkan untuk Komputer yang cepat. Setiap Komputer mempunyai nilai maksimum RAM yang bisa dipakai, dan slot pada motherboard menandakan jenis dari RAM yang Komputer butuhkan.
 

Seperti yang kita lihat pada diagram di atas, CPU mengakses memori berdasar pada sebuah hirarki yang berbeda. Baik itu datang dari penyimpanan permanen (harddisk) atau input (keyboard), sebagian besar data masuk dalam Random Access Memory(RAM) pertama kali. CPU kemudian menyimpan potongan data, CPU seringkali akan harus mengakses sebuah cache dan menyimpan instruksi khusus dalam register.
Semua komponen dalam komputer kita, seperti CPU,  harddisk dan sistem operasi, bekerja sama sebagai sebuah tim, dan memori adalah salah satu bagian paling penting dalam tim ini. Dari saat kita menyalakan komputer sampai kita mematikan komputer, CPU kita secara terus-menerus menggunakan memori. Mari kita lihat scenario berikut:
•    Komputer dinyalakan
•    Komputer memasukkan data dari Read-Only Memory(ROM) dan menjalakankan sebuah pengujian Power-On Self-Test(POTS) untuk menjamin bahwa semua komponen utama telah berfungsi sebagaimana mestinya. Sebagai bagian dari pengujian ini, controller memory memeriksa semua alamat memori dengan operasi read/write(baca/tulis) secara cepat untuk menjamin bahwa tidak ada error pada chip memori. Read/write berarti data dituliskan pada sebuah bit dan kemudian membaca dari bit tersebut.
•    Komputer memasukkan Basic Input/Output Sistem(BIOS) dari ROM. BIOS menyediakan informasi paling dasar tentang peralatan penyimpanan, urutan boot, dan keamanan, kemampuan Plug and Play(mekanisme pengenal peralatan otomatis), dan beberapa hal lain.
•    Komputer memasukkan Sistem Operasi (OS) dari harddisk pada RAM dari sistem. Secara umum, bagian penting dari sistem operasi disimpan dalam RAM sepanjang Komputer menyala. Hal ini memungkinkan CPU untuk mempunyai akses langsung pada sistem operasi, yang meningkatkan unjuk kerja dan fungsionalitas dari sistem keseluruhan.
•    Ketika kita membuka aplikasi, aplikasi tersebut dimasukkan ke dalam RAM. Untuk menjaga penggunaan RAM, berbagai aplikasi hanya memasukkan bagian penting dari program pada awalnya, dan kemudian memasukkan bagian lainnya ketika dibutuhkan
•    Setelah sebuah aplikasi dimasukkan, setiap file yang dibukan untuk digunakan dalam aplikasi tersebut dimasukkan ke dalam RAM
•    Ketika kita menyimpan sebuah file dan menutup aplikasi tersebut, file tersebut ditulis pada peralatan penyimpanan, dan kemudian aplikasi tersebut dikeluarkan dari RAM.
Dalam urutan daftar di atas, setiap kali sesuatu dimasukkan atau dibuka, maka hal tersebut akan ditempatkan ke dalam RAM. Hal ini secara sederhana berarti bahwa hal tersebut telah diletakkan ke dalam area penyimpanan sementara dalam komputer sehingga CPU bisa mengakses informasi tersebut dengan lebih mudah. CPU meminta data yang dibutuhkan dari RAM, CPU mengolahnya dan menuliskan data baru kembali ke RAM secara terus menerus berulang. Dalam kebanyakan komputer, pergantian data antara CPU dan RAM terjadi juataan kali dalam setiap detik. Ketika sebuah aplikasi ditutup, aplikasi tersebut dan setiap file yang berhubungan biasanya dihapus dari RAM untuk membuat ruangan kosong untuk data baru. Jika file yang berubah tidak disimpan dalam peralatan penyimpanan permanen sebelum dihapus, file tersebut akan hilang.
Manajemen memori dilakukan dengan cara membagi-bagi memori untuk mengakomodasi banyak Aplikasi (proses). Manajemen memori dilakukan untuk menjamin agar setiap Aplikasi yang ready dapat segera memanfaatkan Jatah waktu processor. Berikut adalah istilah – istilah yang terkait:
-    Frame adalah sebuah blok pada memori utama dengan ukuran yang tetap.
-    Page adalah sebuah blok data dengan ukuran tetap yang terletak pada memori sekunder seperti disk. Sebuah page bisa sementara waktu disalin ke dalam sebuah frame pada memori utama.
-    Segment adalah sebuah blok data yang berukuran tidak tetap yang terletak pada memori sekunder. Keseluruhan segmen bisa secara sementara waktu disalin pada ruangan yang tersedia pada memori utama (segmentasi) atau segment tersebut bisa dibagi menjadi beberapa page yang mana secara satuan bisa disalin ke dalam memori utama (gabungan antara segmentasi dan paging)

C.Rangkaian Dasar Memory

   

Bila data masukan dan keluaran untuk elemen ke i kita sebut Di dan Qi, sinyal alamatnya kita sebut Ai, sinyal baca Ri dan sinyal tulis Wi, maka untuk masing-masing flip-flop D dengan masukan D dan keluaran Q, dapat ditulis persamaan logika sebagai berikut:

—  Penabuh                      : CP = Ai Wi

—  Data masukan : D = Di CP

—  Data Keluaran : Q = Ai Ri

D. Perbandingan Memory dan Flip-Flop

Flip-flop merupakan suatu memori dengan kapasitas 1 bit. Selama catu daya-nya terpasang maka memorinya akan bertahan. Dalam penerapannya, memori yang terkandung dalam flip-flop dapat diubah dengan memberikan clock pada masukannya. Flip-flop disusun dari rangkaian dasar yang berupa latch yaitu latch SR. Latch jenis ini dapat dibentuk dari gerbang NAND dan gerbang NOR, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 1.

 



 

Gambar 1. SR latch menggunakan gerbang NAND.

Sebuah flip-flop adalah suatu piranti digital yang mampu menyimpan sebuah bit. Flip-flop ini mempunyai dua keadaan yang stabil dan dapat terus berada pada salah satu keadaan itu sampai menerima sinyal input yang mengubahnya. Biasanya, flip-flop mempunyai dua output yang saling berkomplemen, yang ditunjukan dengan Q dan Q; jika Q = 1, maka flip-flop di-set dan jika Q = 0, maka flip-flop akan di-reset. Jadi dua kemungkinan keadaan operasi flip-flop ini adalah jika Q = 0, Q = 1 dan Q = 1, Q = 0. Sebuah flip-flop mempunyai input pengendali (triggering), yang disebut dengan input waktu (clock), yang mampu melakukan sinkronisasi perubahan dua keadaan tersebut dengan pulsa waktu. Flip-flop dapat mengubah keadaan pada sisi positif atau negatif dari pulsa waktu. Teknik sinkronisasi ini disebut dengan edge-triggering.

Sedangkan Memori merupakan bagian dari komputer yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan informasi yang harus diatur dan dijaga sebaik-baiknya. Memori biasanya disebut juga dengan istilah : computer storage, computer memory atau memory, merupakan piranti komputer yang digunakan sebagai media penyimpan data dan informasi saat menggunakan komputer. Memory merupakan bagian yang penting dalam komputer modern dan letaknya di dalam CPU (Central Processing Unit). Sebagian besar komputer memiliki hirarki memori yang terdiri atas tiga level, yaitu:

• physical Register di CPU, berada di level teratas. Informasi yang berada di register dapat diakses dalam satu clock cycle CPU.
• Primary Memory (executable memory), berada di level tengah. Contohnya, RAM. Primary Memory diukur dengan satu byte dalam satu waktu, secara relatif dapat diakses dengan cepat, dan bersifat volatile (informasi bisa hilang ketika komputer dimatikan). CPU mengakses memori ini dengan instruksi single load dan store dalam beberapa clock cycle.
• Secondary Memory, berada di level bawah. Contohnya, disk atau tape. Secondary Memory diukur sebagai kumpulan dari bytes (block of bytes), waktu aksesnya lambat, dan bersifat non-volatile (informasi tetap tersimpan ketika komputer dimatikan). Memori ini diterapkan di storage device, jadi akses meliputi aksi oleh driver dan device.

E.Kesimpulan

Memory merupakan bagian dari flip flop.Dimana flip flop adalah nenek moyang dari memory dan memiliki fungsi yangtidak jauh berbeda yakni flip flop berfungsi sebagai memory(menyimpan data 1 bit). Flip-flop adalah rangkaian digital yang digunakan untuk menyimpan satu bit data secara semi permanen sampai ada suatu perintah untuk menghapus atau mengganti isi dari bit yang tersimpan tersebut. Prinsip dasar dari flip-flop adalah suatu komponen elektronik dasar seperti transistor, resistor dan diode yang dirangkai menjadi suatu gerbang logika yang dapat bekerja secara sekuensial.