A. Memori Hanya Baca
ROM (Read Only Memory) merupakan memori hanya baca. Penerapan ROM adalah sebagai tabel referensi. Dalam tabel tersebut disimpsn data tetap dan bukan program perintah. Sebagai contoh tabel referensi yang umum digunakan adalah tabel fungsi trigonometri, logaritma dan perkalian. Dalam penerapan khusus, seperti pengatur lampu lalu-lintas, microprosesor biasanya hanya memiliki program tetap yang harus dilaksanakan. Bahkan dalam penerapan serbaguna, misalnya mikrokomputer.
Kelebihan ROM dibandingkan dengan memori baca/tulis (RAM) untuk penerapan di atas adalah biaya rendah, kepadatan tinggi (sel ROM hanya memerlukan seperempat dari luas rangkaian terpadu) dan tidak dapat hilang. Data yang tersimpan tidak dapat hilang pada saat catu daya dimatikan. Kerugian pemakaian ROM adalah proses pengubahan dan penyimpanan informasi sulit dilakukan dan memakan waktu. Untuk ROM yang diprogram di pabrik, bila diperlukan pengubahan mahal biayanya dan perlu waktu sekitar seminggu atau lebih.
1. ROM Matriks Dioda
ROM solid state yang paling sederhana adalah matriks dioda. Meskipun matriks dioda merupakan ROM yang sangat sederhana dan murah, namun jarang digunakan dalam penerapan saat ini karen jalur masukan mengalirkan arus ke semua jalur keluaran. Ini tidak hanya menimbulkan masalah bagi pengemudian masukan, tetapi juga mengurangi kecepatan kerjanya dan menyebabkan masalah bagi pengemudian keluaran.
Meskipun ROM matriks dioda dapat digunakan dalam penerapan khusus atau dalam IC tambahan, saat ini jenis ROM lainnya memberikan penampilan kerja yang lebih baik.
2. ROM Terprogram-Masker
Jika diperlukan ROM dengan jumlah yang besar, bentuk ROM yang lebih murah adalah jenis terprogram-masker. Untuk ROM jenis ini dara dimasukkan oleh pabrik pembuat selama proses pembuatannya. Meskipun terdapat beberapa cara penyimpanan data dalam ROM jenis ini.
Proses produksi dimulai ketika data yang disimpan dalam ROM ini mulai dibuat dan diperiksa secara hati-hati. Data ini kemudian dikirim ke pabrik pembuat ROM, tempat masker dibuat dan komponen mulai diproduksi.
ROM terprogram-masker dapat dibuat dengan biaya rendah untuk jumlah penerapan yang tinggi. Namun, biaya pembuatan dan pemeriksaan masker membuat komponen ini menjadi terlalu mahal untuk penerapan dalam jumlah kecil, misalnya untuk 1000 unit. Untuk penerapan ini jumlah sedikit akan lebih efisien menggunakan komponen yang dapat diprogram oleh pemakai yang disebut memori hanya baca yang dapat diprogram (PROM).
3. PROM
PROM (Programmable Read-Only Memory) dapat berupa PROM yang dapat dihapus (erasable) dan tidak dapat dihapus (non-erasable). PROM yang dapat dihapus sering diberi nama sesuai dengan cara penghapusannya. PROM yang tidak dapat dihapus sering disebut PROM saja.
PROM yang tidak dapat dihapus biasanya diprogram oleh pemakai, dengan memutuskan sekering/sambungan yang dapat dipilih pada IC PROM tersebut. Pemrograman PROM dilakukan dengan melewatkan arus listrik yang kuat melalui sambungan yang ada di dalam PROM, sekali komponen telah diprogram, program tidak dapat diubah.
PROM akan dapat diprogram dengan rangkaian yang relatif sederhana. Rangkaian PROM ini dapat dirakit menggunakan beberapa sakelar dan rangkaian interface. Namun pemrograman menggunakan sakelar sangat melelahkan dan banyak memakan waktu. Untuk itu pabrik pembuat perangkat keras miroprosesor membuat pemrogram PROM yang lebih canggih. Peralatan ini memungkinkan proses pemrograman dilakukan secara otomatik, membebaskan pemakai dari pemrograman dengan tangan yang melelahkan serta menghindarkan terjadinya kesalahan yang berulang-ulang.
Pemrogram PROM Universal, disebut universal karena memungkinkan pemakai untuk memrogram sejumlah besar komponen dari berbagai jenis.
4. EPROM
EPROM (Erasable, Programmable Read-Only Memory) merupakan memori hanya baca yang dapat diprogram dan dihapus. Jenis EPROM yang paling populer adalah jenis ultraviolet atau EPROM UV. Setelah diprogram secara listrik, komponen ini dapat dihapus dengan pencahayaan sinar ultraviolet intensitas tinggi. Lampu yang dirancang khusus tersedia untuk tujuan tersebut. Lampu ini harus digunakan secara hati-hati karena taraf cahaya ultraviolet yang cukup tinggi.
Pada EPROM UV terdapat jendela quartz yang memungkinkan cahaya ultraviolet mengenai chip pada saat penghapusan. Jendela ini pada umumnya ditutup dengan label yang tak tembus cahaya untuk mencegah penghapusan yang tidak disengaja oleh pencahayaan dari sumber ultraviolet tersebut biasanya akan memiliki pengaruh yang kecil pada EPROM UV.
Mekanisme penyimpanan informasi dalam EPROM UV melibatkan penjebakan muatan dalam gerbang transistor MOS yang mengambang, melalui proses penyuntikan avalanche. Muatan ini akan tetap terjebak untuk beberapa tahun karena resistansin yang sangat tinggi anatara gerbang dan kanal. Photon gelombang pendek dari cahaya ultraviolet yang digunakan untuk menghapus EPROM akan berinteraksi dengan molekul lapisan oksida, sehingga membuyarkan pembawa muatan atom dalam bahan tersebut dan memulihkan sifat penghantarnya. Akibatnya, muatan yang terjebak dapat bocor ke luar.
Jenis EPROM lainnya yang dapat diprogram bahkan lebih mudah dari EPROM UV adalah memori hanya baca yang dapat dihapus secara listrik atau EEROM (Electrically Erasable ROM), kadang-kadang disebut EAROM (Electronically Alterable Read-Only Memory). EEROM memungkinkan penghapusan dan penulisan bit per bit pada saat terdapat kondisi listrik tertentu.
Memori baca tulis digunakan oleh mikroprosesor untuk menyimpan data sementara selama pelaksanaan program. Dalam komputer serbaguna, memori ini juga digunakan untuk menyimpan program yang ditulis oleh pemakai. Mikroprosesor memerlukan memori jenis ini untuk melaksanakan berbagai operasi selama pelaksanaan program. Untuk itu jenis memori ini harus memiliki waktu akses yang singkat baik dalam opearsi baca atau tulis. Memori baca tulis ini biasanya disebut RAM.
1. RAM Statik
Memori statik adalah memori yang dapat menyimpan informasi, selama masih diberi catu daya. Di sini hanya akan dibahas memori semikonduktor, sedangkan untuk memori inti magnetik, tabung dan relay.
Dasar dari semua RAM statik semikonduktor adalah rangkaian bistable multivibrator atau flip-flop. Rangkaian ini memiliki dua kondisi stabil, yang dapat digunakan untuk mewakili dua kondisi stabil, yang dapat digunakan untuk mewakili keadaan ’1’ atau ’0’. Flip-flop dapat dipaksa ke salah satu dari dua kondisi tersebut dan tetap pada kondisi tersebut sampai dipaksa kembali ke kondisi lainnya atau sampai catu daya dihilangkan.
2. RAM Dinamik
Untuk menciptakan rangkaian memori yang sangat padat (jumlah bit yang besar pada chip tunggal) diperlukan sel memori yang sangat kecil. Salah satu yang paling kecil adalah kapasitor yang dibuat dengan menggunakan teknologi MOS. Kapasitor ini dapat diisi atau dibuang muatannya untuk memberikan kondisi satu atau nol.
Pemakaian kapasitansi kecil antara gerbang dan kanal untuk menyimpan kondisi logika dimungkinkan karena resistansi gerbang ke kanal sangat besar. Setiap muatan yang disimpan pada kapasitansi gerbang akan bertahan untuk beberapa lama.
RAM dinamik biasanya perlu menyegarkan masing-masing sel setiap beberapa milidetik. Intel 2117, sebagai contoh harus disegarkan paling sedikit setiap 2 milidetik. Proses penyegaran pada Intel 2117 sederhana karena rangkaian logika pada chip secara otomatik menyegarkan setiap sel pada saat operasi baca dilakukan.proses penyegaran dilakukan dengan mengakses setiap alamat secara periodik. Bahkan jenis siklus penyegaran memori ini memerlukan waktu CPU yang cukup lama dan juga merupakan beban bagi pemprogram. Namun tugas ini dilaksanakan oleh IC khusus. Contoh komponen tersebut adalah Pengendali RAM Dinamik Intel 8202. Chip ini dihubungkan antara mikroprosesor dan jajaran RAM dinamik. IC ini mensiklus ke seluruh alamat dalam RAM selama RAM tidak dialamti oleh CPU. Ini menyediakan kemampuan penyegaran yang tidak terlihat, di mana CPU memperlakukan RAM dinamik seperti RAM statik.
B. Kerja RAM
Jika komputer dianalogikan sebuah perpustakaan, maka RAM adalah petugas perpustakaan bagian depan. Coba Anda perhatikan gambar. Dalam sebuah komputer, ada beberapa ruang penyimpanan ruang paling belakang adalah ruang penyimpanan terakhir, yaitu harddisk. RAM sendiri terletak pada ruang penyimpanan yang berada tepat di depan harddisk. RAM merupakan tempat penyimpanan sementara.
Semua data yang ada pada RAM merupakan data yang sedang berjalan atau sedang digunakan atau baru saja selesai digunakan. Semua data disusun bagaikan buku dalam rak. Ada yang disebut baris ada juga yang disebut kolom. Hal ini untuk memudahkan pencarian dan peletakan.
Untuk dapat beroperasi, RAM membutuhkan memory controller yang biasanya disediakan oleh motherboard. Jika RAM dianalogikan sebagai ruang penyimpanannya, maka memory controller berperan sebagai petugas perpustakaan. Dalam kerjanya, seorang pustakawan akan dibantu dengan tangga yang memudahkannya menuju rak yang diinginkan.Waktu yang dibutuhkan untuk sebuah memory controller (pustakawan dalam sebuah perpustakaan) dalam melakukan kerjanya akan membuat penyampaian data jadi tertunda. Oleh sebab itu, dalam memilih RAM ada beberapa hal yang harus menjadi bagian dari pertimbangan, antara lain adalah kecepatan RAM itu sendiri.
C. Kecepatan
Perkembangan teknologi RAM telah berkembang dengan sangat pesat. Hal ini tentu saja mempengaruhi kecepatan RAM itu sendiri. Pada saat SDRAM diperkenalkan, dengan clock speed (kecepatan putaran) 66 MHz, SDRAM ini mampu menghantarkan data dengan kecepatan maksimal 533 MB/det. Lalu seiring dengan clock speed yang bertambah kencang, kecepatan pengantaran datapun menjadi semakin cepat.
Untuk SDRAM dengan clock speed 133 MHz, data yang dihantarkan dapat mencapai 1,066 GB/det. Setelah SDRAM, muncul jenis RAM baru yang dinamakan DDR. DDR yang kali pertama muncul, memang memiliki clock speed yang sama dengan SDRAM yaitu 100 MHz, tetapi meskipun sama kecepatan pengantaran datanya jauh lebih besar DDR. Hal ini disebabkan dalam satu putarannya DDR melakukan sekaligus dua pekerjaan (pengoperasionalan). Berbeda pada SDRAM yang hanya melakukan satu pengoperasionalan. Hasilnya: pada DDR dengan clock speed 100 MHz, data yang dihasilkan dapat mencapai 2,1 GB/det. Nilai inilah yang menjadi alasan mengapa DDR ini disebut DDR dengan tipe PC2100.
Sampai saat ini, nilai maksimal yang diakui oleh The JEDEC Solid State Technology Association, sebuah asosiasi yang bertanggung jawab tentang standar memory ini adalah nilai yang dimiliki oleh DDR400 PC3200, yaitu 3,2 GB/det. Padahal saat ini ada beberapa produsen RAM yang menawarkan RAM dengan kecepatan yang jauh lebih besar lagi. Seperti Corsair, Kingston, Mushkin, dan beberapa produsen lainnya sudah ada yang berani menawarkan DDR dengan tipe PC3700 dan PC4000 yang masing-masing sanggup menghantarkan data dengan kecepatan 3,7 GB/det dan 4 GB/det. Sayangnya, DDR ini masih sulit dicari di pasaran, khususnya di Indonesia.
DDR dengan kecepatan tinggi tersebut sangat cocok digunakan untuk kebutuhan-kebutuhan para gamers dan untuk para pengguna yang sangat sering menggunakan sistem overclock. Karena DDR dengan kecepatan tinggi ini mampu menangani pengoperasian yang membutuhkan panas tinggi, seperti penerapan overclocking.
D. Teknologi RAM
Berbicara tentang kecepatan sangat dipengaruhi oleh jenis dari RAM itu sendiri. Dan dari waktu ke waktu teknologi ini terus saja berkembang. Saat ini, banyak PC yang telah menggunakan RAM DDR dengan kecepatan yang terus saja ditingkatkan. Namun sebenarnya, ada jenis RAM lain yang perkembangannya tidak terlalu terdengar memiliki kecepatan yang jauh lebih cepat dari DDR. Bahkan jika dibandingkan dengan DDR PC4000 sekalipun. RAM ini dinamakan RDRAM.
RDRAM memang sangat jarang dibicarakan dan penggunaanya pun jarang diperuntukkan untuk perorangan atau PC workstation biasa. RDRAM lebih banyak ditujukan untuk server atau user lain yang memang sangat membutukan memory berkecepatan tinggi.
Kualitas yang dimiliki oleh RDRAM mengakibatkan harganya sangat tinggi. Dan untuk mencarinya pun tidak semudah SDRAM atau DDR. RDRAM menggunakan modul yang disebut RIMM. Berbeda dengan modul yang dimiliki SRAM atau DDR yang menggunakan transfer data secara paralel pada data bus 64-bit. RDRAM menggunakan transfer data secara serial pada data bus 16-bit.
RDRAM yang paling umum digunakan adalah RDRAM yang memiliki kecepatan 1,6 GB/det. RDRAM ini lebih dikenal dengan sebutan RIMM1600.
Sedangkan RDRAM yang menggunakan data bus 16-bit saat ini sudah dapat mencapai kecepatan 2,4 GB/det (RIMM 2400).
Sedangkan untuk jenisnya, RDRAM ada dua macam yang pertama adalah yang bekerja pada data bus 16-bit dan yang kedua adalah RDRAM yang bekerja pada data bus 32-bit. Jika RDRAM yang bekerja pada data bus 16-bit memiliki jumlah pin sebanyak 184 pin dan diperuntukkan untuk sistem single-channel, maka RDRAM yang bekerja pada data bus 32-bit memiliki jumlah pin sebanyak 242 pin, dan diperuntukkan bagi sistem dual-channel. Serta satu lagi yang menjadi ciri khas dari RDRAM adalah adanya fasilitas yang dapat menjaga agar memory tidak panas.
Sebenarnya dari performa mungkin tidak jauh berbeda, namun untuk beberapa sistem menggunakan RDRAM akan sangat mendukung terlebih lagi server. Oleh sebab itu, yang paling banyak menggunakan RDRAM adalah server.
MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory) diperkirakan akan merevolusi industri PC dunia, terutama karena teknologi ini memiliki kecepatan 1.000 kali lebih cepat dibandingkan nonvolatile flash memory dan hampir 10 kali lebih cepat dari teknologi DRAM (Dynamic Random Access Memory). "Nonvolatile" berarti bahwa dengan teknologi MRAM memungkinkan mempertahankan memori meskipun sumber dayanya terputus. Selain itu, konsumsi energinya rendah, sehingga sangat cocok digunakan untuk komputer dan ponsel masa depan.
MRAM tidak saja memori baru yang lebih cepat, melainkan “permainan” yang sama sekali baru. Karena, dengan MRAM, yang sudah mulai dikembangkan sejak 1990an, baik prosesor, bridges maupun piranti lunak harus menyesuaikan diri dengan kemampuan memori baru ini - non-volatile dan jauh lebih cepat.
Permintaan yang dalam dekade lalu terus meningkat terhadap storage magnetic , semakin mendorong proses pembuatan yang semakin canggih, bervariasi dan berpindah dari skala mikro ke nano (nano-magnetism). Salah satu yang diperkirakan akan berkembang pesat ke depan dan, bahkan, akan mengubah industri computer dunia, adalah MRAM.
MRAM merupakan teknologi penyimpanan data menggunakan muatan magnetik, bukan muatan listrik sebagaimana dilakukan pada teknologi DRAM. Sebaliknya, MRAM menawarkan RAM yang bersifat lebih stabil (non-volatile), sehingga memungkinkan berbagai perangkat yang menggunakannya, misalnya komputer dan ponsel. Teknologi ini, merupakan sesuatu yang baru, yang berada di antara teknologi DRAM yang ada saat ini dan disk magnetik.
Mengapa baru? Karena, selama ini chip komputer yang berbasis teknologi RAM konvensional hanya mampu menyimpan data selama ada arus listrik. Begitu arusnya terputus, maka datanya hilang, kecuali telah disalin ke dalam harddisk , disket atau CD.
SRAM (synchronous random access memory) bercatu daya rendah, lebih cepat, tetapi lebih mahal disbanding DRAM. DRAM membutuhkan daya yang lebih besar dan lebih lambat dibanding SRAM, tetapi harganya lebih murah; keduanya tak mampu menyimpan data kalau arusnya mati. Flash memory sebaliknya, tetapi harganya mahal dan daur hidupnya singkat, dan lambat menerima data.
Karenanya pilihan terhadap MRAM semakin meningkat, terutama karena MRAM mampu mempertahankan data meskipun arus listriknya mati. Dengan begitu, menggantikan DRAM dengan MRAM, berarti memberi kemungkinan untuk mencegah kehilangan data, sehingga komputer dapat segera bekerja kembali tanpa perlu menunggu mem- boot piranti lunaknya.
Selain itu, dengan menggunakan MRAM, laptop dapat bekerja sebagaimana layaknya berbagai perangkat elektronik masa kini, seperti radio atau TV: colokkan ke listrik dan laptop akan hidup seketika dengan posisi sebagaimana saat Anda matikan, tidak perlu lagi mem boot sebagaimana saat ini.
Melihat potensi penggunannya ke depan, saat ini, banyak perusahaan, termasuk misalnya Motorola, yang giat mengembangkan teknologi MRAM ini. Karena MRAM diperkirakan akan menggantikan penggunaan yang luas dari harddisk computer atau memori di ponsel, atau perangkat lainnya.
Selain itu, penggabungan beberapa opsi memori ke dalam suatu chip tunggal, yang disebut “universal memory”, akan membuat konsumsi dayanya lebih kecil. Chip berbasis MRAM 3V dengan waktu akses 15 nanoseconds telah berhasil dikembangkan Motorola. Pengembangan Chip berkapasitas 256MB diusulkan untuk dilakukan, dimana IBM dan Infineon Technologies AG terlibat di dalamnya, dan produknya diperkirakan sudah akan masuk pasar di penghujung 2004 ini.
Universal memory sangat potensial memadukan kecepatan SRAM, kepadatan DRAM, dan nonvolatility -nya flash memory, sehingga memiliki keunggulan tersendiri dibandingkan teknologi storage sebelumnya.
Sejak awal pengembangannya tahun 1990an, MRAM terus dikembangkan. Sekitar tahun 1995, Badan riset departemen pertahanan Amerika Serikat, DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) mendukung pendanaan konsorsium pengembangan MRAM ini, dimana IBM, Motorola dan Honeywell merupakan tiga perusahaan besar yang terlibat di dalamnya. Selain itu, Hewlett-Packard, Matsushita, NEC, Fujitsu, Toshiba, Hitachi , dan Siemens juga telah mengembangkan riset-riset mengenai MRAM ini.
MRAM, sebagaimana ditunjukkan oleh keberhasilan pengembangan Motorola, diperkirakan akan menggantikan memori DRAM, flash-memory chips , dan semua perangkat yang berbasis SRAM yang paling cepat sekalipun.
Pengembangan MRAM, selain berhasil membuat memori magnetik berdaya rendah, kecepatan tinggi, bersifat non-volatile, juga, salah satunya, diarahkan untuk memungkinkan pembuatan perangkat-perangkat dimana MRAM ditanamkan ke dalam chipnya (embedded system-on-chip devices). Hal ini, nantinya, akan sangat potensial digunakan untuk pembuatan chip tunggal untuk keperluan berbagai perangkat portabel masa datang, seperti aplikasi nirkabel, organizers, automotive electronics, desktop dan PC jinjing, serta elektronik konsumen.
Ke depan, smart phones , yang menggabungkan berbagai fitur, baik suara, data dan multimedia, akan membutuhkan kapasitas memori yang lebih besar. Karena, memori yang ditanamkan ke dalam harus mampu berkomunikasi dengan berbagai konfigurasi prosesor, sehingga bukan saja membutuhkan kinerja yang lebih baik, melainkan juga cepat dan daya yang lebih rendah. Dan, itu bisa dijawab oleh ketersediaan MRAM.
Saat ini, pengembangan MRAM mengikuti dua pola besar, yang satu berbasis teknologi spin electronics dan sering juga disebut "spintronics", sedang yang lain berbasis TMR (tunneling magnetic resistance), yang akan menjadi basis MRAM masa depan. Pengembangan MRAM berbasis TMR ini sudah dimulai, dimana tahun 2003 lalu, chip MRAM 128 kbit, yang diproduksi menggunakan teknologi 0.18 micron, sudah diperkenalkan.
Sedang MRAM yang berbasis spin electronics , diperkirakan akan mulai diproduksi secara besar-besaran tahun 2005 datang, yang akan banyak digunakan untuk berbagai produk, antara lain: kamera digital, notebook, smart card dan ponsel.
Perkembangan MRAM sangat berpeluang untuk berbagai penggunaan yang bersifat tertanam (embedded), misalnya pada berbagai perangkat yang membutuhkan penyimpanan data yang permanen dan bercatu daya rendah. Salah satu kandidat penggunanya adalah perangkat nirkabel yang menggunakan batere, khususnya yang banyak digunakan untuk men streaming video atau audio data. Pangsa pasar potensial lainnya adalah network routers, yang menangani banyak data yang terus menerus diperbarui, sehingga tidak boleh rentan terhadap kehilangan atau gangguan daya.
Saat ini, berbagai pengembangan MRAM terus dilakukan oleh berbagai perusahaan besar dengan berbagai tujuan penggunannya. Namun, salah satu yang sangat menarik dari MRAM ini adalah bahwa daur hidupnya hampir tak terbatas. Sedang, kalau flash memory , meski harganya tak begitu mahal, namun akan mengalami deteriorisasi setelah siklus ke sejuta.
Pustaka
http://www.ebizzasia.com/0220-2004/focus,0220,05.htm
http://www.pcmedia.co.id/detail.asp?id=111&Cid=22&cp=2&Eid=5
Halsall, Fred & Lister, Paul.1992. Dasar-Dasar Mikroprosesor Edisi Kedua. Jakarta. PT. Elex Media Komputindo
