SDRAM

SDRAM

Seperti telah dibahas sebelumnya, bahwa SDRAM adalah kependekan dari Synchronous DRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory). SDRAM diperkenalkan pertama kali pada tahun 1996. SDRAM merupakan salah satu dari jenis memori komputer kategori solid state. Modul memori SDRAM banyak digunakan pada komputer jenis PC. Pada komputer yang menggunakan mikroprosesor produk Intel, SDRAM ini sering dipasangkan dengan Pentium MMX, Pentium Pro, Pentium II, Pentium III, Celeron, sebagian dengan Pentium 4. Sedangkan pada komputer yang menggunakan mikroprosesor produk AMD, SDRAM ini sering dipasangkan dengan AMD Athlon dan Duron.

SDRAM yang pertama kali diperkenalkan berkecepatan 66 MHz yang kemudian lebih dikenal dengan nama SDRAM PC-66. SDRAM PC-66 inilah yang sering dipasangkan dengan Pentium MMX, Pentium Pro dan Pentium II. Pada perkembangan selanjutnya diproduksi SDRAM berkecepatan 100 MHz yang lebih dikenal dengan nama SDRAM PC-100. Pada saat itu, SDRAM PC-100 banyak dipasangkan dengan komputer Pentium III dan AMD Athlon. Sampai akhirnya diproduksi SDRAM yang lebih cepat lagi, yaitu SDRAM berkecepatan 133 MHz yang lebih dikenal dengan nama SDRAM PC-133, sering dipasangkan dengan komputer berbasis Pentium 4 ataupun AMD Athlon dan Duron.
Popularitas SDRAM mulai menurun ketika muncul modul memori yang lebih baru, yaitu DDR SDRAM. Apalagi di pasaran, DDR SDRAM ini didukung dengan chipset yang stabil. Modul memori baru tersebut menggeser popularitas SDRAM.

* Organisasi DRAM *
Di dalam suatu chip memori terdapat lokasi yang secara fisik berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan data, berupa sel-sel yang tersusun membentuk matriks (baris dan kolom). Setiap selnya terbentuk dari satu kapasitor dan satu transistor. Setiap sel (setiap unit penyimpan) mampu menyimpan satu bit data. Dengan demikian, data yang disimpan dalam unit penyimpan ini, secara unik juga membentuk susunan baris dan kolom. Sistem penyimpanan data di dalam sel-sel memori individual seperti ini terjadi pada setiap bank memori. Jika controller mengakses DRAM akan dilakukan dengan cara menentukan bank memori lebih dahulu, kemudian menentukan baris dan kolomnya, dan akhirnya data akan dibaca dari lokasi fisik sel-sel memori tadi. Pada DRAM modern, jumlah baris dan kolom sel (unit penyimpan data) tersebut dapat mencapai ribuan.
Dalam sebuah chip, data disimpan dalam bentuk bit pada setiap unit penyimpan. Jumlah unit penyimpan pada setiap chip bervariasi, ada yang 64 M (64 juta), 128 M (128 juta), atau mungkin lebih (?) dengan lebar data 4x, 8x, atau 16x. Jika sebuah chip berisi 64 M unit penyimpan dengan lebar data 4x, maka chip tersebut mampu menampung:


* SDRAM Latency *
CPU (prosesor) bertugas memproses data yang diperoleh dari memori. Oleh karena itu, sebelum CPU (prosesor) memproses data harus mengakses memori lebih dahulu untuk memperoleh data. Jika memori utama yang digunakan oleh komputer tersebut adalah SDRAM, maka prosesor harus mengakses SDRAM secara sempurna untuk memperoleh data. Namun, umumnya, CPU modern memiliki kecepatan yang lebih tinggi (lebih cepat) dibandingkan kecepatan SDRAM, sehingga prosesor harus menunggu beberapa saat untuk mendapatkan data dari SDRAM.
Lambatnya pengambilan data dari SDRAM dipengaruhi berbagai faktor, salah satunya adalah SDRAM latency, yaitu lama waktu penundaan (kelambatan) yang terjadi apabila komputer mengakses data dalam SDRAM. SDRAM latency berkaitan erat dan bahkan tak jarang turut memberikan sumbangan yang besar pada total memory latency (besarnya kelambatan memori secara keseluruhan) yang dapat mengakibatkan kemacetan pada sistem komputer.
Terdapat empat ukuran utama yang menentukan besarnya faktor kelambatan akses SDRAM (SDRAM latency), yaitu tCAS, tRCD, tRP, dan tRAS. Huruf ‘t’ kependekan dari time (lama waktu).
a. tCAS (CAS Latency)
CAS kependekan dari Column Address Strobe atau kadang-kadang disebut juga kependekan dari Column Address Select. Kedua istilah ini mengacu pada kolom unit penyimpan data pada chip memori. tCAS menyatakan lama waktu (tenggang waktu) atau banyaknya siklus detak (clock cycle) yang diperlukan untuk mengakses kolom tertentu dari suatu blok data yang tersimpan di dalam SDRAM. Lama waktu ini dihitung sejak memory controller mengenali modul memori untuk mengakses sebuah kolom tertentu, sampai data dibaca dan diusung ke luar melalui pin. Lama waktu tCAS ini dikenal pula dengan sebutan CAS Latency atau tCL, atau CL.
Satuan lama waktu yang dipakai biasanya dinyatakan dengan banyaknya siklus detak yang diperlukan untuk mengakses kolom tersebut. Sehingga dapat pula dikatakan bahwa tCAS (CAS Latency) menggambarkan banyaknya siklus detak (clock cycle) yang diperlukan terhitung sejak permintaan pengiriman data pada lokasi memori hingga data tersebut kemudian ditransmisi oleh modul SDRAM tadi.

Data dalam bentuk bit yang diambil dari memori, diubah menjadi bentuk byte ketika dikirim ke interface prosesor. Proses pengubahan ini kadang-kadang terjadi pada modul memori, kadang-kadang juga terjadi pada chip prosesor.
Bila memilih salah satu dari dua buah atau lebih modul RAM yang memiliki clock speed (bus) yang sama, sebaiknya memilih yang nilai atau angka CAS Latency-nya rendah, karena RAM ini dapat mentransfer data lebih cepat. Semakin rendah nilai/angka CAS Latency-nya, semakin baik untuk dipilih.
Lantency, berpengaruh terhadap operasi instruksi memori, operasi baca/tulis, dan operasi lainnya. Jika nilai latency-nya besar, maka CPU (prosesor) akan menunggu kiriman data lebih lama.
Pembandingan CAS Lantency SDRAM.
Agar lebih jelas, bagaimana CAS Lantency (CL) mempengaruhi cepat-lambatnya pengambilan data pada RAM, berikut ini disajikan ilustrasinya.
Misalkan terdapat dua modul SDRAM, yaitu SDRAM A dan SDRAM B, yang memiliki clock speed yang sama, yaitu 100 MHz. tetapi CAS Latency-nya berbeda. SDRAM A memiliki nilai CL=3, sedangkan SDRAM B memiliki nilai CL=4. Hal ini bermakna:
o SDRAM A memiliki waktu penundaan 3 siklus detak (clock cycle) untuk mendapatkan data bit pertama. Jika untuk setiap siklus detaknya membutuhkan waktu 10 ns, maka untuk mendapatkan data bit pertama, memerlukan waktu 3 x 10 ns = 30 ns.
o SDRAM B memiliki waktu penundaan 4 siklus detak (CL=4). Untuk setiap siklus detaknya membutuhkan waktu 10 ns, sehingga untuk mendapatkan bit pertama, memerlukan waktu 4 x 10 ns = 40 ns.
Tampak bahwa pengambilan data atau bit yang pertama dari SDRAM A, lebih cepat (memerlukan waktu yang lebih pendek) dari pada SDRAM B, karena nilai CL SDRAM A lebih kecil dibandingkan nilai CL SDRAM B.

Sebagai bahan perbandingan, berikut ini disajikan perhitungan bila kedua modul SDRAM mempunyai clock speed yang berbeda dengan nilai CL yang juga berbeda.
Misalkan SDRAM A memiliki clock speed 100 MHz dengan nilai CL=3, dan SDRAM B memiliki clock speed 133 MHz dengan nilai CL=4. Maka CAS Latency-nya dapat dihitung sebagai berikut:
o SDRAM A memiliki waktu penundaan 3 siklus detak (CL=3) untuk mendapatkan bit pertama. Setiap siklus detaknya memerlukan waktu 10 ns. Maka total lama waktu yang diperlukan untuk mendapatkan bit pertama, adalah 3 x 10 ns = 30 ns.
o SDRAM B memiliki waktu penundaan 4 siklus detak (CL=4). Setiap siklus detaknya membutuhkan waktu 7,5 ns, sehingga untuk mendapatkan bit pertama, memerlukan lama waktu 4 x 7,51 ns = 30,04 ns.
Bandingkanlah, lawa waktu SDRAM A dan SDRAM B untuk mendapatkan bit pertama dapat dikatakan sama (karena tipis sekali perbedaannya). Jika saja clock speed SDRAM B sedikit lebih tinggi, dapat dipastikan SDRAM B akan lebih cepat menstransmisi data dibandingkan SDRAM A.

Jelas bahwa besarnya CAS Latency berpengaruh terhadap cepat-lambatnya pengambilan data dari RAM, yaitu pada pengambilan bit pertama pada RAM. Bila kedua SDRAM mempunyai clock speed yang sama, memilih SDRAM yang nilai atau angka CAS Latency-nya lebih rendah, lebih menguntungkan karena pengambilan data dari RAM dapat berjalan lebih cepat. Namun, bila clock speed kedua SDRAM tersebut berbeda, memilih SDRAM yang clock speed-nya lebih tinggi mungkin akan lebih menguntungkan, walaupun nila CAS Latency-nya lebih besar. Sebab, waktu penundaan (CAS Latency) hanya terjadi pada pengambilan bit pertama, tidak terjadi pada bit kedua dan bit selanjutnya. Bila pengambilan data berlangsung beruntun lebih dari satu bit, maka SDRAM yang clock speednya lebih tinggi akan lebih cepat. Perhatikan contoh perhitungan berikut:
Misalkan terdapat dua modul SDRAM, yaitu SDRAM A dan SDRAM B. SDRAM A memiliki clock speed 100 MHz dengan CAS Latency (CL) = 3. SDRAM B memiliki clock speed 133 MHz dengan CAS Latency (CL) = 4. Keduanya akan mentransmisi 4 bit data secara beruntun.
o SDRAM A memiliki waktu penundaan 3 siklus detak (CL=3) untuk mendapatkan bit pertama. Setiap siklus detaknya memerlukan waktu 10 ns. Maka,
 lama waktu yang diperlukan untuk mendapatkan bit pertama, adalah 3 x 10 ns = 30 ns.
 lama waktu yang diperlukan untuk mendapatkan bit kedua sampai bit keempat, adalah 3 x 10 ns = 30 ns.
 Total lama waktu yang diperlukan untuk mendapatkan bit pertama sampai dengan keempat, adalah 30 ns + 30 ns = 60 ns
o SDRAM B memiliki waktu penundaan 4 siklus detak (CL=4) untuk mendapatkan bit pertama, Setiap siklus detaknya memerlukan waktu 7.51 ns. Maka,
 lama waktu yang diperlukan untuk mendapatkan bit pertama, adalah 4 x 7,51 ns = 30,04 ns.
 lama waktu yang diperlukan untuk mendapatkan bit kedua sampai bit keempat, adalah 3 x 7,51 ns = 22,53 ns.
 Total lama waktu yang diperlukan untuk mendapatkan bit pertama sampai dengan keempat, adalah 30,04 ns + 22,53 ns = 52,57 ns
Tampak bahwa untuk menyelesaikan pengambilan 4 bit data secara beruntun, SDRAM B lebih cepat dibandingkan SDRAM A, karena secara keseluruhan SDRAM B memerlukan waktu yang lebih pendek. Dengan kata lain dapat dikatakan bahwa SDRAM yang memiliki clock speed lebih tinggi, lebih baik dan secara keseluruhan tetap lebih cepat (walaupun memiliki nilai CAS Latency yang lebih tinggi) dibandingkan SDRAM yang clock speed-nya lebih rendah dengan CAS Latency yang rendah juga.
Patut dicatat bahwa SDRAM yang kecepatannya tinggi dapat diinstall-kan pada sistem komputer yang kecepatannya lebih rendah. Namun, kecepatan SDRAM tersebut akan menurun dengan sendirinya disesuaikan dengan kecepatan sistem komputer tadi. Misalnya, SDRAM berkecepatan 133 MHz dapat dipasangkan pada sistem komputer yang kecepatan bus memorinya 100 MHz, tetapi SDRAM tadi akan berjalan pada kecepatan 100 MHz, tidak lagi berjalan pada kecepatan 133 MHz. Dengan demikian, pemasangan RAM yang berkecepatan tinggi pada sistem komputer yang bus memorinya lebih rendah tidak akan meningkatkan performa atau kinerja komputer.
b. tRAS
RAS kependekan dari Row Address Strobe. tRAS menyatakan banyaknya siklus detak (clock cycle) minimum yang diperlukan untuk mengakses baris tertentu dari sekelompok data di dalam RAM merupakan total waktu yang diperlukan antara kondisi ‘aktif’ dengan kondisi ‘precharge. tRAS ini dikenal pula dengan sebutan Active to Precharge Delay.
c. tRCD (RAS to CAS Delay)
Selengkapnya, RCD kependekan dari Row address to Column address Delay. tRCD menyatakan banyaknya siklus detak (clock cycle) yang diperlukan antara RAS dan CAS. Hal ini menggambarkan banyaknya waktu yang diperlukan sejak komputer menentukan baris dan kolom dari suatu blok memori hingga proses pembacaan atau penulisan yang sebenarnya pada lokasi tersebut.
d. tRP (RAS Precharge)
tRP kependekan dari Row Precharge time. tRP menyatakan banyaknya siklus detak (clock cycle) yang diperlukan untuk mengakhiri akses suatu baris data dari suatu memori, sampai membuka akses baris data berikutnya pada memori tadi. Dengan kata lain, tRP ini menggambarkan banyaknya tenggang waktu antara perintah ‘precharge’ dengan perintah ‘aktif’. Perintah ‘precharge’ adalah perintah tanda ditutupnya siklus akses yang baru saja dilakukan (pada memori), dan perintah ‘aktif’ adalah tanda dimulainya siklus pembacaan atau penulisan baru.

* Notasi SDRAM Latency *
Dalam prakteknya, untuk mengetahui ukuran kelambatan akses data pada SDRAM (SDRAM Latency), biasanya diwujudkan dalam bentuk penulisan empat deretan angka integer. Antara angka satu dengan lainnya dipisahkan oleh tanda atau garis penghubung (tanda ‘―‘). Deretan angka ini menggambarkan seberapa besar nilai kelambatan SDRAM. Deretan angka tersebut biasanya berturut-turut mengnyatakan besarnya nilai tCAS-tRCD-tRP-tRAS. Misalnya, 2-2-3-6 atau 3-3-4-7 atau 4-5-6-12. Setiap perusahaan produsen RAM umumnya mencantumkan nilai latency RAM produksinya.
Jika deretan angka atau nilai latency tadi adalah 2.4-3-3-7, maka bermakna nilai tCAS=2.4, tRCD=3, tRP=3, dan tRAS= 7. Nilai tCAS=2.4 bermakna bahwa nilai latency-nya adalah .4, sedangkan angka 2 menggambarkan tipe RAM tersebut, yaitu tipe DDR (Double Data Rate) RAM.
Kadang-kadang pengguna komputer ingin mengatur nilai latency SDRAM secara manual ketika SDRAM tersebut sudah terpasang pada sistem hardware komputer. Pengaturan secara manual nilai latency RAM dapat dilakukan pada BIOS, karena pada BIOS suatu PC seringkali disediakan menu pengaturan nilai latency suatu RAM. Para pengguna komputer dapat melakukan pengaturan sendiri melalui fasilitas yang tersedia pada BIOS tersebut dalam upaya untuk meningkatkan performa dan stabilitas komputer.
Pengaturan secara manual ini harus dilakukan dengan benar, sebab bila salah dalam menuliskan nilai latencynya, misalnya angkanya terlalu rendah (lebih rendah) dari nilai sebenarnya, dapat mengakibatkan sistem komputer menjadi crash atau gagal melakukan booting. Perlu diketahui bahwa penulisan nilai latency yang angkanya lebih rendah dari nilai sebenarnya, berarti melakukan tindakan overclocking pada SDRAM yang sedang digunakan. Untungnya, pada saat ini, sebagian besar komputer telah dilengkapi fitur pengaturan RAM timing (angka latency) secara otomatis yang didasarkan pada Serial Presence Detect (SPD) ROM yang terdapat di dalam RAM yang mengandung keempat nilai timing tadi yang telah ditentukan oleh pabrik pembuat RAM. Dengan demikian, para pengguna komputer tidak perlu khawatir dan tidak lagi disibukkan oleh pengaturan nilai latency secara manual.