Apa Itu Cache Memory? Pengertian dan Fungsinya

Last Updated on June 10, 2023 by

Apa itu cache memory? Orang yang setiap hari berinteraksi dengan internet, istilah cache tentu saja bukan lagi istilah yang asing. Misalnya, ketika performa web yang diakses menurun, biasanya banyak yang menyarankan untuk membersihkan cache sebagai pertolongan pertama atas kondisi tersebut.

Meski sudah akrab dengan hal itu hingga setiap hari menggunakannya, banyak dari kita yang hanya tahu tapi tidak mengenal dan mengerti tentang banyak hal yang ada di sekeliling kita begitu juga dengan cache. Sebelumnya saya sudah pernah menulis tentang cache, namun rasanya belum puas karena ada beberapa yang belum kita bahas.

Oleh karena itu, pada tulisan ini saya akan membahas kembali tentang apa itu cache memory termasuk fungsionalitasnya. Simak terus ulasan berikut ya!

Apa itu Cache Memory?

Memori cache, juga disebut memori CPU, adalah static random access memory (SRAM) berkecepatan tinggi yang dapat diakses oleh mikroprosesor komputer lebih cepat daripada yang dapat mengakses random access memory (RAM). Memori ini biasanya terintegrasi langsung ke dalam chip CPU atau ditempatkan pada chip terpisah yang memiliki interkoneksi bus yang terpisah dengan CPU.

Tujuan dari memori cache adalah untuk menyimpan instruksi dan data program yang digunakan berulang kali dalam pengoperasian program atau informasi yang kemungkinan dibutuhkan CPU selanjutnya. Prosesor komputer dapat mengakses informasi ini dengan cepat dari cache daripada harus mendapatkannya dari memori utama komputer. Akses cepat ke petunjuk ini meningkatkan kecepatan keseluruhan program.

Saat mikroprosesor memproses data, mikroprosesor terlihat pertama kali dalam memori cache. Jika ia menemukan instruksi atau data yang dicari dari pembacaan data sebelumnya, ia tidak harus melakukan pembacaan data yang lebih memakan waktu dari memori utama yang lebih besar atau perangkat penyimpanan data lainnya. Memori cache bertanggung jawab untuk mempercepat operasi dan pemrosesan komputer.

Implementasi dan Sejarah

Apa itu cache memory telah diketahui sekarang sejarah tentang cache memory juga akan kami jelaskan. Mainframe menggunakan versi awal dari memori cache, tetapi teknologi seperti yang dikenal saat ini mulai dikembangkan dengan munculnya mikrokomputer. Dengan PC awal, kinerja prosesor meningkat jauh lebih cepat daripada kinerja memori, dan memori menjadi hambatan, sistem melambat.

Pada 1980-an, muncul gagasan bahwa sejumlah kecil RAM yang lebih mahal dan lebih cepat dapat digunakan untuk meningkatkan kinerja memori utama yang lebih murah dan lebih lambat. Awalnya, cache merupakan memori terpisah dari prosesor sistem dan tidak selalu termasuk dalam chipset. PC awal biasanya memiliki memori cache dari 16 KB hingga 128 KB.

Dengan 486 prosesor, Intel menambahkan 8 KB memori ke CPU sebagai memori Level 1 (L1). Memori cache Level 2 (L2) eksternal 256 KB digunakan dalam sistem ini. Prosesor Pentium melihat memori cache eksternal berlipat ganda lagi menjadi 512 KB di kelas atas. Mereka juga membagi memori cache internal menjadi dua cache: satu untuk instruksi dan yang lainnya untuk data.

Prosesor yang didasarkan pada arsitektur mikro P6 Intel, diperkenalkan pada tahun 1995, adalah yang pertama untuk memasukkan memori cache L2 ke dalam CPU dan memungkinkan semua memori cache sistem untuk berjalan pada kecepatan clock yang sama dengan prosesor. Sebelum ke P6, memori L2 eksternal ke CPU diakses pada kecepatan jam yang jauh lebih lambat daripada kecepatan prosesor berjalan, dan memperlambat kinerja sistem secara signifikan.

Pengontrol cache memori awal menggunakan arsitektur cache write-through, di mana data yang ditulis ke dalam cache juga segera diperbarui dalam RAM. Ini mendekati kehilangan data yang diminimalkan, tetapi juga memperlambat operasi. Dengan 486 berbasis PC kemudian, arsitektur cache write-back dikembangkan, di mana RAM tidak segera diperbarui. Sebagai gantinya, data disimpan dalam cache dan RAM hanya diperbarui pada interval tertentu atau dalam keadaan tertentu di mana data hilang atau lama.

Setelah mereka dibuka dan dioperasikan untuk sementara waktu, sebagian besar program menggunakan sedikit sumber daya komputer. Itu karena instruksi yang sering direferensikan cenderung di-cache. Inilah sebabnya mengapa pengukuran kinerja sistem untuk komputer dengan prosesor lebih lambat tetapi cache yang lebih besar bisa lebih cepat dari pada komputer dengan prosesor lebih cepat tetapi lebih sedikit ruang cache.

Caching multi-tier atau multilevel telah menjadi populer di arsitektur server dan desktop, dengan level yang berbeda memberikan efisiensi yang lebih besar melalui tiering terkelola. Sederhananya, semakin jarang data atau instruksi tertentu diakses, semakin rendah tingkat cache data atau instruksi tersebut ditulis.

Apa Fungsi Cache Memory?

Setelah mengetahui apa itu cache memory sekarang saatnya mengetahui dari fungsi cache memory. Selain instruksi dan cache data, cache lainnya dirancang untuk menyediakan fungsi sistem khusus. Menurut beberapa definisi, desain shared L3 cache membuatnya menjadi cache khusus. Definisi lain membuat cache instruksi dan cache data terpisah, dan merujuk masing-masing sebagai cache khusus.

Buffer lookaside terjemahan (TLBs) juga merupakan cache memori khusus yang fungsinya adalah merekam alamat virtual ke terjemahan alamat fisik. Masih ada cache lainnya, Cache disk misalnya, dapat menggunakan RAM atau memori flash untuk menyediakan cache data yang mirip dengan apa yang dilakukan cache memori dengan instruksi CPU. Jika data sering diakses dari disk, data itu di-cache ke DRAM atau teknologi penyimpanan silikon berbasis flash untuk waktu dan respons akses yang lebih cepat.

Caching SSD vs. Penyimpanan Utama

Dennis Martin, pendiri dan presiden Demartek LLC, menjelaskan pro dan kontra menggunakan solid-state drive sebagai cache dan sebagai penyimpanan utama.

Cache khusus juga tersedia untuk aplikasi seperti browser web, database, pengikatan alamat jaringan dan dukungan protokol Sistem File Jaringan sisi klien. Jenis cache ini mungkin didistribusikan di beberapa host jaringan untuk menyediakan skalabilitas atau kinerja yang lebih besar untuk aplikasi yang menggunakannya.

Lokalitas

Kemampuan memori cache untuk meningkatkan kinerja komputer bergantung pada konsep lokalitas referensi. Lokalitas menggambarkan berbagai situasi yang membuat sistem lebih dapat diprediksi, seperti di mana lokasi penyimpanan yang sama diakses berulang kali, menciptakan pola akses memori yang diandalkan oleh memori cache.

Ada beberapa jenis lokalitas. Dua kunci untuk cache adalah temporal dan spasial. Lokalitas temporal adalah ketika sumber daya yang sama diakses berulang kali dalam waktu singkat. Lokalitas spasial mengacu pada akses berbagai data atau sumber daya yang berdekatan satu sama lain.

Cache vs Memori Utama

DRAM berfungsi sebagai memori utama komputer, melakukan perhitungan pada data yang diambil dari penyimpanan. DRAM dan memori cache adalah memori yang mudah menguap yang kehilangan isinya ketika daya dimatikan. DRAM diinstal pada motherboard, dan CPU mengaksesnya melalui koneksi bus.

Contoh RAM Dinamis

DRAM biasanya sekitar setengah dari memori cache L1, L2 atau L3, dan jauh lebih murah. Ini memberikan akses data yang lebih cepat daripada penyimpanan flash, hard disk drive (HDD) dan penyimpanan kaset. Ini mulai digunakan dalam beberapa dekade terakhir untuk menyediakan tempat untuk menyimpan data disk yang sering diakses untuk meningkatkan kinerja I / O.

DRAM harus disegarkan setiap beberapa milidetik. Memori cache, yang juga merupakan jenis memori akses acak, tidak perlu di-refresh. Ini dibangun langsung ke dalam CPU untuk memberikan prosesor akses tercepat ke lokasi memori, dan memberikan waktu akses kecepatan nanosecond untuk instruksi dan data yang sering direferensikan. SRAM lebih cepat daripada DRAM, tetapi karena chip yang lebih kompleks, itu juga lebih mahal untuk dibuat.

Cache vs Memori Virtual

Komputer memiliki jumlah RAM terbatas dan bahkan memori cache lebih sedikit. Ketika sebuah program besar atau banyak program sedang berjalan, memori dapat digunakan sepenuhnya. Untuk mengimbangi kekurangan memori fisik, sistem operasi komputer (OS) dapat membuat memori virtual.

Untuk melakukan ini, OS sementara mentransfer data tidak aktif dari RAM ke penyimpanan disk. Pendekatan ini meningkatkan ruang alamat virtual dengan menggunakan memori aktif dalam RAM dan memori tidak aktif dalam HDD untuk membentuk alamat yang berdekatan yang menyimpan aplikasi dan datanya. Memori virtual memungkinkan komputer menjalankan program yang lebih besar atau banyak program secara bersamaan, dan setiap program beroperasi seolah-olah memiliki memori tidak terbatas.

Untuk menyalin memori virtual ke dalam memori fisik, OS membagi memori menjadi file halaman atau menukar file yang berisi sejumlah alamat tertentu. Halaman-halaman tersebut disimpan pada disk dan ketika dibutuhkan, OS akan menyalinnya dari disk ke memori utama dan menerjemahkan alamat virtual ke alamat nyata.

Itulah tadi bahasan saya tentang apa itu cache memory dan pengertian cache memory. Apabila dari teman-teman yang membaca tulisan ini mengetahui lebih banyak tentang apa itu cache memory, bisa menghubungi kami dengan mengirimkan email kepada kami ya. Semoga artikel tentang apa itu cache memory ini bermanfaat bagi Anda. Terima kasih.

[jasa-pembuatan-website]