Memori Interface

 

 

 1. Pendahuluan

Dalam setiap sistem komputer, memori memiliki peran yang sangat penting. Tanpa memori, mikroprosesor hanyalah sebuah chip yang tidak bisa menjalankan instruksi. Memori berfungsi sebagai tempat penyimpanan program dan data, baik yang bersifat sementara (RAM) maupun permanen (ROM, Flash).

Seiring perkembangan teknologi, kebutuhan akan memori yang lebih cepat, lebih luas kapasitasnya, dan lebih efisien semakin besar. Mikroprosesor generasi awal seperti Intel 8088 hanya beroperasi dengan bus data 8-bit dan kapasitas memori terbatas. Namun, mikroprosesor modern seperti Pentium hingga Core2 sudah menggunakan bus 64-bit dan mendukung gigabyte hingga terabyte memori.

Agar memori dapat digunakan secara optimal, diperlukan sebuah mekanisme yang disebut memory interface. Inilah teknik bagaimana prosesor “berbicara” dengan chip memori. Memory interface mencakup berbagai hal, mulai dari pemetaan alamat (address decoding), pemilihan chip, pengaturan lebar data bus, hingga sinkronisasi kecepatan transfer data.

Mempelajari memory interface sangat penting, terutama bagi mahasiswa teknik elektro atau komputer, praktisi embedded system, maupun siapa saja yang tertarik pada arsitektur komputer. Dengan memahami cara kerja memory interface, kita dapat mengerti bagaimana sebuah sistem komputer mampu:

• Menentukan di mana program disimpan (ROM/Flash).

• Menyimpan data sementara saat program berjalan (RAM).

• Mengakses data dengan kecepatan tinggi agar sistem tetap responsif.

Pada artikel ini, kita akan membahas jenis-jenis memori, teknik decoding alamat, serta cara menghubungkan memori dengan mikroprosesor mulai dari sistem sederhana 8-bit hingga 64-bit modern.

 2. Jenis-Jenis Memori

Sebuah sistem mikroprosesor tidak bisa berjalan tanpa memori. Secara umum, memori terbagi menjadi dua kategori besar: memori hanya-baca (ROM) dan memori baca-tulis (RAM). Masing-masing memiliki fungsi dan karakteristik yang berbeda.

A. ROM (Read Only Memory)

ROM (Read-Only Memory) adalah memori hanya-baca yang menyimpan data dan program secara permanen. Isinya tidak akan hilang meskipun daya listrik diputus, sehingga disebut sebagai memori nonvolatil.

Terdapat beberapa jenis ROM:

• ROM (biasa): Diprogram oleh pabrik selama proses fabrikasi. Pengadaan dalam jumlah besar (minimal sekitar 10.000 unit) agar ekonomis.  

• EPROM (Erasable Programmable ROM): Dapat diprogram ulang di lapangan. Isinya dapat dihapus dengan penyinaran sinar ultraviolet, sehingga lebih fleksibel untuk pengembangan perangkat lunak atau produksi dalam jumlah kecil. 

• PROM (Programmable ROM): Dapat diprogram satu kali di lapangan dengan membakar sekering. Setelah diprogram, isinya tidak dapat dihapus.

• EEPROM (Electrically Erasable PROM) → dapat dihapus dan diprogram ulang secara elektrik. 

• Flash Memory → jenis EEPROM modern, banyak dipakai di BIOS komputer, USB flashdisk, hingga SSD. 

Penjelasan:

EPROM 2716

• EPROM 2716 adalah contoh umum dari memori EPROM.

• Spesifikasinya adalah 2K x 8, artinya dapat menyimpan 2.048 (2K) lokasi data, dan setiap data lebarnya 8 bit.

• Perangkat ini memiliki 11 pin alamat (untuk mengakses 2^11 = 2048 lokasi) dan 8 pin data (jalur keluaran data).

• Memiliki pin kendali: CE (Chip Enable) dan OE (Output Enable).

• Seri EPROM 27XXX lainnya memiliki kapasitas yang berbeda, seperti 2732 (4Kx8), 2764 (8Kx8), dan seterusnya, tetapi umumnya memiliki 8 pin data.

 B. SRAM (Static Random Access Memory)

SRAM adalah jenis RAM yang menyimpan data menggunakan flip-flop, sehingga tidak memerlukan refresh. Data akan hilang hanya jika listrik dimatikan.

• Kelebihan: sangat cepat, sederhana digunakan, cocok untuk cache.

• Kekurangan: mahal dan ukuran chip lebih besar.

SRAM 4016 (2K × 8)

• SRAM (Static RAM) digunakan untuk menyimpan data sementara dan ukurannya relatif kecil (biasanya kurang dari 1M byte).

• SRAM 4016 memiliki kapasitas 2K × 8, artinya dapat menyimpan 2048 lokasi data dengan lebar 8 bit per lokasi.

• Memiliki 11 pin alamat (A0-A10) dan 8 pin data (I/O1-I/O8) yang berfungsi sebagai input dan output.

• Pin kendalinya adalah:

  • CS (Chip Select): Mengaktifkan chip.

  • OE (Output Enable): Mengaktifkan output buffer untuk operasi baca.

  • WE (Write Enable): Mengaktifkan mode tulis.

• Perangkat dengan fungsi serupa dipasarkan dengan nomor bagian 2016 dan 6116.

C. DRAM (Dynamic Random Access Memory)

Berbeda dengan SRAM, DRAM menyimpan data dalam bentuk muatan listrik pada kapasitor, sehingga perlu refresh berkala agar data tidak hilang.

• Kelebihan: lebih murah, kepadatan tinggi, kapasitas besar.

• Kekurangan: lebih lambat dibanding SRAM, membutuhkan controller untuk refresh.

mengilustrasikan DRAM 64K × 4 , TMS4464, yang menyimpan 256K bit data. Perhatikan bahwa DRAM ini hanya berisi delapan input alamat padahal seharusnya berisi 16—jumlah yang diperlukan untuk mengalamati 64K lokasi memori.