pertemuan 13: inf203 (3 sks) memory dan pengenalan sistem...
TRANSCRIPT
Memory dan
Pengenalan Sistem
Tertanam
Oleh Wayan Suparta, PhD Prodi Informatika
Universitas Pembangunan Jaya
Pertemuan 13: INF203 (3 SKS)
Sub Pokok Bahasan: RAM
ROM
Pengenalan Sistem Tertanam
Capaian Pembelajaran • Mengetahui berbagai jenis memori dan cara kerjanya.
• Mahasiswa mampu memahami dan menjelaskan pengertian dasar, katagori konsep dan arsitektur dari sistem tertanam baik perangkat lunak maupun perangkat kerasnya.
Memori adalah istilah generik bagi tempat penyimpanan data
dalam komputer.
Memori adalah tempat menyimpan data selama dan sebelum
data diproses ke processor.
Berdasarkan kecepatan aksesnya dapat dibuat hirarki memori
seperti pada table 1.1. berikut.
Memory
Register Memori • Merupakan jenis memori dimana kecepatan akses yang paling
cepat, Memori ini terdapat pada CPU/Processor.
• Contoh : Register Data, Register Alamat, Stack Pointer
Register, Memory Addresss Register, I/O Address register,
Instruction Register , dll.
Cache Memori • Memori berkapasitas terbatas, berkecepatan tinggi.
• Cache memory ini ada diantara memori utama dan register
pemroses, berfungsi agar pemroses tidak langsung mengacu
pada memori utama agar kinerja dapat ditingkatkan.
• Cache Memory ini ada dua macam yaitu pada internal dan
eksternal processor.
Memory Utama
Memori yang berfungsi untuk menyimpan data
dan program. Jenis Memori Utama :
1. RAM(Random Access Memory)
2. ROM(Read Only Memory)
RAM
Adalah sebuah tipe
penyimpanan komputer yang
isinya dapat diakses dalam
waktu yang tetap tidak
memperdulikan letak data
tersebut dalam memori.
Asumsi
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
Unit memori menyimpan informasi biner dalam kelompok bit yang disebut kata.
Data terdiri dari n baris (untuk kata-kata n-bit). Jalur input data menyediakan informasi untuk disimpan (ditulis) ke dalam memori, sedangkan jalur output data membawa informasi keluar (baca) dari memori.
Alamat terdiri dari k baris yang menentukan kata mana (di antara kata 2k tersedia) yang akan dipilih untuk dibaca atau ditulis.
Garis kontrol Baca dan Tulis (biasanya digabungkan menjadi satu garis kontrol Baca/Tulis) menentukan arah transfer data.
1. Random Access Memory (RAM)
Block diagram of a memory unit:
Memory unit
2k words
n bits per word
k address lines k
Read/Write
n
n
n data input
lines
n data output
lines
Content of a 1024 x 16-bit memory:
1011010111011101
1010000110000110
0010011101110001
:
:
1110010101010010
0011111010101110
1011000110010101
Memory content decimal
0
1
2
:
:
1021
1022
1023
0000000000
0000000001
0000000010
:
:
1111111101
1111111110
1111111111
binary
Memory address
Operasi Tulis:
Mentransfer alamat kata yang diinginkan ke baris alamat
Mentransfer bit data (kata) untuk disimpan dalam memori ke jalur input data
Mengaktifkan jalur kontrol Tulis (atur Baca / Tulis ke 0)
Operasi Baca:
Mentransfer alamat kata yang diinginkan ke baris alamat
Mengaktifkan jalur kontrol Baca (atur Baca / Tulis ke 1)
Operasi Read/Write:
Memory Enable Read/Write Memory Operation
0 X None1 0 Write to selected word1 1 Read from selected word
Dua jenis RAM: Statis dan dinamis.
RAM statis menggunakan sandal jepit sebagai sel
memori.
RAM dinamis menggunakan biaya kapasitor untuk
merepresentasikan data. Meskipun lebih sederhana di
sirkuit, mereka harus selalu disegarkan.
Satu sel memori tunggal dari RAM statis memiliki logika berikut dan memblokir diagram.
R
S Q Input
Select
Output
Read/Write
BC Output Input
Select
Read/Write
Konstruksi logis dari 4 x 3 RAM (dengan dekoder dan gerbang OR):
Array chip RAM: chip memori digabungkan untuk membentuk memori yang lebih besar.
Chip RAM 1K x 8-bit:
RAM 1K x 8
DATA (8)
ADRS (10)
CS
RW
Input data
Address
Chip select
Read/write
(8) Output data 8 8
10
4K x 8 RAM.
1K x 8
DATA (8)
ADRS (10)
CS
RW
Read/write
(8)
Output
data
1K x 8
DATA (8)
ADRS (10)
CS
RW
(8)
1K x 8
DATA (8)
ADRS (10)
CS
RW
(8)
1K x 8
DATA (8)
ADRS (10)
CS
RW
(8)
0–1023
1024 – 2047
2048 – 3071
3072 – 4095
Input data 8 lines
0 1 2 3
2x4
decoder
Lines Lines
0 – 9 11 10
S0
S1
Address
Tipe Umum RAM
• SRAM atau Static RAM
• NV-RAM atau Non-Volatile RAM
• DRAM atau Dynamic RAM
– EDO RAM atau Extended Data Out DRAM
– SDRAM atau Synchronous DRAM
• DDR-SDRAM atau Double data rate Synchronous RAM
• DDR 2
Beberapa jenis RAM. Dari atas ke bawah:
DIP, SIPP, SIMM 30 pin, SIMM 72 pin, DIMM,
DDR DIMM.
SRAM (Static Random Access Memory)
Memori akses acak statik (Static Random Access Memory, SRAM)
adalah sejenis memori semikonduktor.
JENIS SRAM
Berdasarkan jenis transistor :
1. bipolar (sekarang tidak banyak digunakan: mengkonsumsi banyak listrik namun
sangat cepat)
2. Complementary metal–oxide–semiconductor (CMOS) (jenis paling umum)
Berdasarkan fungsi :
1. Asynchronous (independent of clock frequency, data-in and data out are controlled
by address transistion).
2. Synchronous (all timings are initiated by the clock rise/fall time. Address, data-in
and other control signals are associated with the clock signals)
NV-RAM (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.
Umumnya, NVRAM dibuat dengan teknologi manufaktur CMOS (Complimentary Metal-Oxide Semiconductor) sehingga daya yang dibutuhkannya juga kecil.Untuk menghidupinya agar data yang disimpan tidak hilang, NVRAM menggunakan sebuah baterai Litium dengan nomor seri CR-2032.
Data yang tersimpan pada NVRAM tidak akan hilang meskipun catu daya dimatikan (bersifat permanen), hal ini berbeda dengan Volatile RAM
DRAM (Dynamic RAM)
Random akses memori dinamis (DRAM) merupakan jenis
random akses memori yang menyimpan setiap bit data yang
terpisah dalam kapasitor dalam satu sirkuit terpadu. Karena
kapasitornya selalu bocor, informasi yang tersimpan akhirnya
hilang kecuali kapasitor itu disegarkan secara berkala. Karena
kebutuhan dalam penyegaran, hal ini yang membuatnya sangat
dinamis dibandingkan dengan memori (SRAM) statik memori
dan lain-lain.
EDO RAM
72 pin
Tegangan 2,5 volt
DDR-SDRAM
184 pin
Tegangan2.5 V
SDRAM 168 Pin
Tegangan
2.5 V
DDR 2
240 pin
Tegangan 1.8 V
2. ROM (Read Only Memory)
• ROM adalah singkatan dari Read-Only Memory, ROM ini adalah salah satu memori yang ada dalam computer. ROM ini sifatnya permanen, artinya program / data yang disimpan didalam ROM ini tidak mudah hilang atau berubah walau aliran listrik di matikan.
• Menyimpan data pada ROM tidak dapat dilakukan dengan mudah, namun membaca data dari ROM dapat dilakukan dengan mudah. Biasanya program/data yang ada dalam ROM ini diisi oleh pabrik yang membuatnya. Oleh karena sifat ini, ROM biasa digunakan untuk menyimpan firmware (piranti lunak yang berhubungan erat dengan piranti keras).
• Salah satu contoh ROM adalah ROM BIOS yang berisi program dasar system komputer yang mengatur / menyiapkan semua peralatan / komponen yang ada dalam komputer saat komputer dihidupkan.
Lanjutan ROM Jenis-jenis ROM :
1. PROM (Programmable Read Only Memory): dapat diprogram
sekali saja oleh programmer
2. EPROM (Erasable Programmable ROM) atau RPROM
(Reprogrammable ROM): dapat dihapus dengan sinar ultra
violet serta dapat diprogram kembali berulang-ulang.
3. EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM): dapat
dihapus secara elektronik dan dapat diprogram kembali.
Memori Sekunder
Merupakan memori tambahan yang berfungsi untuk menyimpan
data atau program.
Contoh: Hardisk,Floppy Disk dll
Hubungan Antar Memory Hubungan Harga: Semakin
ke bawah adalah harganya semakin murah.
Hubungan Kapasitas: Semakin ke atas umumnya kapasitasnya semakin terbatas.
Hubungan frekuensi pengaksesan: Semakin ke atas semakin tinggi frekuensi pengaksesan.
3. Pengenalan Sistem Tertanam
Sebuah sistem (rangkaian elektronik) digital yang merupakan
bagian dari sebuah sistem yang lebih besar, yang biasanya
bukan berupa sistem elektronik dan menempel pada sistem
lain atau bagian yang tidak dapat berdiri sendiri.
Sistem embedded biasanya merupakan aplikasi sistem spesifik
yang didisain khusus untuk aplikasi tertentu dan
diimplementasikan dengan menggunakan mikrokontroler
Sistem embedded dapat memberikan respon yang sifatnya real
time dan banyak digunakan pada peralatan digital, seperti jam
tangan.
Sejarah embedded system dapat dibaca pada link berikut: https://www.academia.edu/35476361/EMBEDDED_KOMPU
TER_Pengertian_Embedded_System
Struktur Sistem Embedded
https://febriadisantosa.weebly.com/knowledge/embedded-system
Sistem embedded saat ini adalah :
• Signal processing systems
Real-time video, set-top boxes, DVD players, medical equipment, residential gateways
• Distributed control
Network routers, switches, firewalls, mass transit systems, elevators
• “Small” systems
Mobile phones, pagers, home appliances, toys, smartcards, MP3 players, PDAs, digital cameras, sensors, smart badges
Pendahuluan 24
Aplikasi Sistem Embedded
Aerospace Sistem navigasi,sistem pendaratan otomatis, flight attitude controls, engine controls, space
exploration (seperti : The mars pathfinder)
Otomotif Fuel injection control, passenger environmental controls, anti-locking braking systems, air
bag controls, GPS mapping, cruise control
Mainan anak Video games, MindStone system
Komunikasi Satelite, network routers, switches, hubs
Peralatan komputer Printer, scanner, keyboard, displays, modems, hard disk, CD-ROM, USB
Peralatan rumah tangga Mesin cuci, microwave oven, VCR’s, DVD, televisi, stereo, sistem alarm keamanan atau
keebakaran, lawn sprinkler controls, thermostats, kamera digital, clock radios, cell phones
Industri Elevator controls, surveillance systems, robots
Instrumentation Data collection, oscilloscopes, signal generators, signal analyzers, power supplies
Kesehatan CT, one touch glucose meter, almost all medical facility
Peralatan kantor Mesin FAX, mesin fotocopy, telepon
Perorangan PDA, pager, IPOD, MP3 player, telepon selular
25
Mandiri (Standalone) Perangkat standalone dapat berfungsi secara independen dari
perangkat keras lainnya. Tidak terintegrasi ke dalam perangkat lain.
Contoh : Kotak TiVo untuk merekam siaran televisi.
Sedangkan DVR (digital video recorder) merupakan sistem embeded
yang terintegrasi dengan DVD player.
Stand alone juga dapat merujuk pada program software yang tidak
memerlukan software selain sistem operasi untuk menjalankannya.
Kategori Sistem Embedded
Real Time
Sistem embedded dengan tugas-tugas spesifik yang dilakukan dalam
periode waktu spesifik disebut dengan sistem real time. Sistem real time
terdiri dari hard real time system dan soft real time system.
• Hard real time adalah sistem yang harus melaksanakan tugas dengan
deadline yang tepat.
• Sedangkan soft real time adalah sistem yang tidak memerlukan
deadline.
Pendahuluan
Networked Sistem embedded yang dilengkapi dengan interface network dan
diakses oleh suatu jaringan seperti Local Area Network atau internet
disebut dengan Networked Information Appliances.
Sistem embedded yang terhubung ke jaringan berjalan pada protokol
TCP/IP dan memerlukan protokol layer aplikasi serta HTTP web
server software untuk menjalankan sistem tersebut.
Contoh : ketika pintu terkunci dan sesorang berada didepan pintu
tersebut, web camera yang berada pada pintu akan mengirimkan sinyal
ke desktop melalui internet dan pintu yang terkunci dapat dibuka
dengan menekan tombol mouse.
27
Mobile Devices Mobile device seperti ponsel, PDA, smart phone, dll merupakan
kategori khusus dari sistem embedded.
Mobile device dianggap sebagai sistem embedded meskipun masih ada
keterbatasan pada kendala memory, ukuran yang kecil, kurangnya
interface.
Arsitektur sistem embedded merupakan sebuah abstraksi dari
perangkat embedded dan merupakan hal yang penting dalam
menyelesaikan tantangan yang dihadapi saat mendesain sistem
baru.
Tantangan yang biasa dihadapi adalah
mendefinisikan dan meng-capture desain system
keterbatasan biaya
menentukan integritas sistem, seperti kehandalan dan keamanan
bekerja dalam batas-batas fungsi elemen yang tersedia (seperti processing
power, memori, battery life, dll)
marketability dan sellability
persyaratan deterministik : syarat berat, ukuran, dll
Arsitektur Sistem Embedded
Arsitektur dasar Sistem Embeded
Pendahuluan 29
Arsitektur detail sistem tertanam
Pendahuluan 30
https://febriadisantosa.weebly.com/knowledge/
embedded-system
Keterangan : • User Interface : untuk interaksi dengan pengguna. Terdiri keyboard, touch
pad, dll
• ASIC: Application Specific Integrated Circuit : untuk fungsi yang spesifik
seperti motor control, data modulation, dll
• Microcontroller(μC) : bagian dari mikroprosesor
• Real Time Operating System (RTOS): terdiri dari semua software untuk
kontrol sistem dan interface pengguna.
• User Interface Process : Bagian dari RTOS yang menjalankan perangkat
lunak untuk kegiatan interface pengguna
• Controller Process : Bagian dari RTOS yang menjalankan software untuk
timing dan control antara berbagai unit dari sistem embedded.
• Digital Signal Processor (DSP) , merupakan jenis dari mikroprosessors
• DSP assembly code : kode untuk DSP yang disimpan dalam memori
program
• Dual Ported Memory : Data Memory yang dapat diakses oleh dua
prosesor pada saat yang sama
• CODEC: Compressor/Decompressor data Pendahuluan 31
Pendahuluan
Embedded Systems Hardware • Commercial off-the-shelf components (COTS)
Misal : wireless radios, sensors, I/O devices Murah
• Application-Specific ICs (ASICs) ICs yang dirancang untuk keperluan /aplikasi khusus Kinerja yang sangat bagus pada aplikasi Embedded systems pada awalnya hanya ASICs
• Domain-specific processors DSPs Microcontrollers Microprocessors
32
Embedded Software • Tugas utama: ‘Not transformation of data but interaction with physical
world’
• Mengakuisisi sifat-sifat fisika/kimia lingkungan
Perlu waktu
Mengkonsumsi daya
Tidak berhenti (kecuali gagal beroperasi)
Sifat-Sifat Embedded Software
1. Timeliness • Waktu: secara sistematik telah terhubung dengan teori komputasi
• RTOS seringkali mereduksi karakterisasi suatu task menjadi sebuah bilangan(yakni, prioritasnya)
• Tetapi: Komputasi memerlukan waktu bahkan pada komputer yang sangat cepat, waktu masih perlu dipertimbangkan
• Proses fisik memerlukan waktu
• Perlu ditemukan abstraksi yang memungkinkan kendali waktu !
2. Concurrency
3. Liveness
4. Interfaces
5. Heterogeneity
6. Reactivity
Pendahuluan 33
• Liveness
- Program tidak boleh berakhir
– Tidak seperti model komputasi Turing tradisional, HALT tidak boleh
terjadi
– Deadlock tidak dapat ditolerir
- Correctness bukan semata mata menampilkan jawaban akhir yang benar
Harus mempertimbangkan hal-hal seperti timing, power consumption,
fault recovery, security and robustness
• Interfaces
Keterhubungan dengan lingkungan, serial, usb, bluetooth, wifi, dll
• Heterogenity
Keberagaman device menimbulkan masalah interoperabilitas
Pendahuluan 34
• Reactivity
- Sistem disebut interaktif, bila: Bereaksi dengan kecepatannya sendiri (atau
kecepatan manusia yang mengendalikannya)
- Sistem disebut transformatsional, bila: Mentransformasikan suatu input
data menjadi suatu output data (misalnya perkalian dua buah matriks)
- Sistem disebut reaktif, bila: Bereaksi secara kontinu dengan lingkungan,
selalu dengan kecepatan reaksi yang tetap
1. Apa itu memory
2. Sebutkan dan jelaskan macam-macam memory
3. Sebutkan dan jelaskan macam-macam main memory
4. Sebutkan dan jelaskan hubungan antar memory
5. Jelaskan perbedaan antara SDRAM, SRAM, DRAM, EDO-
RAM, NV-RAM dan DDR-SRAM
6. Mengapa embedded system diperlukan?
7. Jelaskan karakteristik sebuah sistem tertanam
8. Sebutkan satu perangkat embedded system?
9. Apakah Arduino dan Raspberry Pi termasuk embedded system?
Jelaskan
10. Berikan 25 contoh bidang aplikasi dari embedded system
11. Apakah embedded system ada hubungannya dengan Internet of
thinks (IoT)?
LATIHAN 13