Pembacaan
dan Penulisan Logika 0 dan 1 Pada Memory Semi Konduktor
MUHAMMAD YUSUF
11251102081
Teknik
Informatika
Sains
dan Teknologi
UIN
Sultan Syarif Kasim Riau
email
: ucupyusuf19@gmail.com
ABSTRAK
Memori semikonduktor adalah salah satu dari jenis
memori yang menggunakan metode random akses atau pembacaan secara acak. Prinsip
dasar memori semikonduktor ini sama seperti rangkaian saklar, tapi dalam jumlah
yang sangat banyak dan kecil sekali. memori semikonduktor ini menngunakan
listrik dalam pembacaan logika 0 dan 1, jika arus listrik dialirkan maka sel
yang mendapat aliran listrik tersebut akan mempresentasikan bilangan 1, dan
jika arus listrik tidak dialirkan maka sel tersebut akan mempresentasikan bilangan
0.
ABSTRACT
Semiconductor memory is one of the types of memory
that uses random access method or random readings. The basic principle is the
same as the memory semiconductor switch circuit, but in very many and small.
The semiconductor memory menngunakan electricity in reading a logic 0 and 1, if
the electrical power is applied then the cells that have electricity, will
present the number 1, and if the electric current is not supplied then the cell
will be presented as number 0.
1. PENDAHULUAN
Apa itu Memori Semikonduktor?
Memori
semikonduktor adalah suatu bentuk perangkat penyimpanan data elektronik,
biasanya digunakan untuk memori komputer, dan diimplementasikan ke sebuah
semikonduktor berbasis sirkuit terpadu (IC). Ada banyak jenis perangkat yang
menggunakan memori semikonduktor, termasuk memori flash (atau flash ROM),
Read-Only Memory (ROM), dan magnetoresistive Random Access Memory (MRAM). Semua
jenis memori semikonduktor memori non-volatile, artinya isi memori yang
tersimpan dalam perangkat disimpan bahkan ketika komputer dimatikan. Memori
volatile seperti Dynamic Random Access Memory (DRAM) atau Static Random Access
Memory (SRAM) juga dapat menjadi semikonduktor berbasis. Perbedaan antara
memori non-volatile dan volatile memori adalah bahwa yang terakhir harus
memiliki aliran listrik konstan untuk menjaga informasi yang tersimpan.
Semikonduktor
adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara isolator
dan konduktor. Semikonduktor disebut juga sebagai bahan setengah penghantar
listrik. Suatu semikonduktor bersifat sebagai isolator jika tidak diberi arus
listrik dengan cara dan besaran arus tertentu, namun pada temperatur, arus
tertentu, tatacara tertentu dan persyaratan kerja semikonduktor berfungsi
sebagai konduktor, misal sebagai penguat arus, penguat tegangan dan penguat
daya. Untuk menggunakan suatu semikonduktor supaya bisa berfungsi harus tahu
spefikasi dan karakter semikonduktor itu, jika tidak memenuhi syarat operasinya
maka akan tidak berfungsi dan rusak. Bahan semikonduktor yang sering digunakan
adalah silikon, germanium, dan gallium arsenide.
Memori
semikonduktor menggunakan sirkuit terpadu berbasis semikonduktor untuk
menyimpan informasi. Sebuah chip memori semikonduktor mungkin berisi jutaan
transistor kecil atau kapasitor. Kedua bentuk volatile dan non-volatile memori
semikonduktor ada. Pada komputer modern, penyimpanan utama hampir seluruhnya
terdiri dari memori semikonduktor dinamis volatile atau memori dynamic random
access. Seiring pergantian abad, sejenis memori semikonduktor non-volatile yang
dikenal sebagai flash memory telah terus mendapatkan saham sebagai penyimpanan
off-line untuk komputer rumah. memori semikonduktor Non-volatile juga digunakan
untuk penyimpanan sekunder dalam berbagai perangkat elektronik canggih dan
komputer khusus.
Secara umum
semikonduktor adalah bahan yang sifat-sifat kelistrikannya terletak antara
sifat-sifat konduktor dan isolator. Sifat-sifat kelistrikan konduktor maupun
isolator tidak mudah berubah oleh pengaruh temperatur, cahaya atau medan
magnet, tetapi pada semikonduktor sifat-sifat tersebut sangat sensitive.
2. LANDASAN TEORI
Adapun landasan teori yang saya gunakan adalah teori
pembacaan dan penulisan logika 0 dan 1 pada memori semiknduktor, dan beberapa
penjelasan tentang memori semi konduktor seperti sel memori dan decoder alamat.
3. PEMBAHASAN
Penyimpanan dalam
Memory Semikonduktor
Sebagaimana kita ketahui,
main memory merupakan penghubung utama antara data dari storage menuju
pemrosesan di prosessor. Memory terbuat dari bahan semikonduktor. Element dasar
dari semikonduktor memory adalah sel memory. Meskipun tiap memory memiliki
teknologi yang berbeda, tetapi terdapat beberapa kesamaan, antara lain:
- Representasi nilai biner dengan menggunakan dua stable
state (semistable)
- Sanggup untuk ditulisi (paling tidak sekali), untuk mengeset
statenya
- Sanggup untuk dibaca untuk mendeteksi kondisi statenya
Seperti dalam suatu produk
IC semikonduktor memory juga memiliki chip tersendiri, dimana tiap chip
mengandung array sel memory. Untuk memory semikonduktor, salah satu masalah
dalam kunci desaign adalah dalam hal jumlah bit data yang dapat dibaca atau
ditulis pada suatu waktu tertentu. Salah satu cara yang ekstrim adalah dalam
organisasi dimana penyusunan fisik dari array sel adalah sama dengan penyusunan
secara logika dari word di memory. Array diatur menjadi word dari tiap-tiap
bit. Contohnya, 16 mbit chip dapat diatur sebagai 1M 16-bit word. Ada juga yang
disebut dengan organisasi one bit per chip, dimana data-data dibaca dan ditulis
satu tiap waktu.
Aplikasi pertama teknologi
IC bagi komputer adalah konstruksi processor (CU,ALU, dan LU). Sebelum
ditemukannya memori semikonduktor sebagian memori komputer dibuat dari
cincin-cincin kecil ferromagnetic dengan diameter 1/16 inci. Cincin ini diikat
grid kawat halus yang tergantung pada layar kecil di komputer dengan
dimagnetisasi kesatu arah sebuah cincin (Core) untuk mempresentasikan bilangan
satu, dan magnetisasi kearah lainnya ini berarti nol. Memori Core ini sangat
cepat (memerlukan waktu 1 / 1.000.000 detik untuk membaca sebuah bit yang tersimpan
di dalam memori.
Pada 1970 Fairchild membuat
memori semionduktor pertama. Keping ini berukuran hampir sama dengan sebuah
core, dapat menampung 256 bit memori. Memori ini tidak destruktif dan lebih
cepat dibandingkan core.
Organisasi
memori pada semikonduktor
RAM
: Random Acces Memory
ROM
: Read Only Memory
PROM
:
Programmable ROM
EPROM
: Erasable PROM (dihapus
dengan Sinar Ultra Violet)
EEPROM
: Electrical Erasable PROM
(dihapus secara elektrik)
EAPROM
: Electrical Alterable ROM
(dirubah secara elektrik)
Cara
semikonduktor menghantar berbeda dengan logam. Ada dua macam pembawa muatan
pada semikonduktor.
1. Pembawa
muatan positif
2. pembawa
muatan negatif
Pembawa muatan negatif
adalah elektron bebas. Elektron semikonduktor terikat pada inti atom tetapi
tidak sekuat ikatan pada isolator. Bila kebetulan elektron menerima energi
panas yang cukup, elektron ini dapat terlepas dari ikatan atom induk. Jadilah
elektron bebas. Elektron bebas pada semikonduktor bergerak seperti halnya
elektron bebas pada logam, dapat bergerak menyusup diantara inti atom.
Pembawa muatan positif
adalah lubang. Ketika elektron bebas terbentuk yakni elektron terlepas dari
ikatannya, tempat yang ditinggalkannya menjadi kosong. Terbentuklah lubang.
Sama seperti elektron bebas lubang ini dapat pula menghantar listrik. Lubang
menghantar listrik dengan cara yang unik.
Mula-mula Fisikawan sempat
dibingungkan oleh kehadiran partikel bermuatan positif pada semikonduktor.
Mereka menemukan gerakan partikel yang arah geraknya berlawanan dengan arah
gerakan elektron. Jika misalnya elektron bergerak kekiri menjauhi kutup negatif
baterai (mendekati kutup positif baterai), maka partikel asing ini bergerak
dalam arah sebaliknya. Karena itu Fisikawan memberi tanda muatan partikel ini
positif, berlawanan tanda dengan elektron bebas yang bertanda negatif. Adanya
pergerakan dua macam partikel berbeda tanda pada semikonduktor ini dapat
diamati pada percobaan efek Hall.
Organisasi elemen dasar
memori semikonduktor adalah terjadi pada sel memori. walaupun digunakan
sejumlah teknologi elektronik, seluruh sel memori memiliki sifat-sifat tertentu
diantaranya:
·
sel memori memiliki dua keadaan stabil
(semi-stabil) yang dapat digunakan untuk mempersentasikan bilangan biner 1 dan
0
·
sel memori mempunyai kemampuan untuk ditulis
(sedikitnya satu kali) untuk menyetel keadaan.
·
sel memori mempunyai kemampuan untuk dibaca,
untuk merasakan keadaan.
Gambar
dibwah menjelaskan operasi sel memori
Contohnya
pada RAM
Susunan dari sel – sel memori RAM dibentuk
dalam matrik. Di bawah ini adalah sebuah memori 64 bit dan setiap sel memori
menempati koordinatnya masing-masing.
Untuk
menunjuk (Mengaccess) sel memori tertentu dibutuhkan koordinat yang terbentuk
dari X dan Y yang biasanya juga disebut jalur alamat (address). Contoh di atas
adalah sel memori yang berlokasi pada koordinat X3, Y7. Cara di atas jumlah
jalur alamatnya dapat diperkecil jumlahnya dengan decoder.
·
Sel
Memori
a) . Sel Memori Statis
Rangkaian dasar dari sel
memori statis adalah bistabil Flif–Flop. Bistabil Flif-Flop dapat dibangun dari
Bipolar Transistor atau teknologi MOS.
Ada beberapa jenis Sel
memori statis salah satunya yaitu Sel Memori Statis Teknologi Bipolar
Dimana sebuah sel memori
statis bipolar menggunakan 2 (dua) buah multi Emitter Transistor yang dalam
teknik TTL (Transistor Transistor Logik) sudah tidak asing lagi. Di bawah ini
adalah gambar prinsip sebuah sel memori statis bipolar.
Sebuah
sel memori statis bipolar dinyatakan dalam keadaan istirahat jika jalur x dan y
(jalur alamat) yang membentuk titik silang diberikan sinyal L. Dalam keadaan
ini arus Emittor dari dua Emitter masing-masing transistor melalui jalur alamat
ke ground (massa). Kaki Emitter yang ketiga dari masing-masing transistor tidak
ada arus yang mengalir dan melalui jalur baca tulis (SL) informasi dapat dibaca
atau ditulis Untuk mengaktipkan salah satu sel memori, kedua jalur x dan y
harus mendapatkan sinyal H. Dalam keadaan ini dua dari tiga Emitter pada
masing-masing transistor mendapat sinyal H dan arus Emitter dari salah satu transistor
yang aktif dapat mengalir melalui jalur SL yang sesuai. Sel memori statis
bipolar hampir tidak mempunyai penundaan waktu tulis dan waktu baca, tetapi
mempunyai kelemahan karena setiap bit yang tersimpan
Menimbulkan kerugian daya
yang relatif besar, karena satu diantara dua transistor selalu aktif ( ON ).
b) . Sel Memori Dinamis Teknologi MOS
Sel memori dinamis hanya
dibuat dalam teknologi MOS. Informasi yang tersimpan dalam memori ini tidak
dalam bentuk bistabile, tetapi sebagai tegangan pengisian kondensator. Karena
adanya arus bocor yang tidak bisa dihindari maka kondensator-kondensator pada
memori ini selalu dalam keadaan pengosongan, sehingga agar isinya dapat
bertahan harus selalu dilakukan pengisian ulang setiap saat. Proses yang
demikian dinamakan penyegaran (refresh) yang waktu penyegaranya pada kebanyakan
memori adalah T = 2 ms.
memori dinamis ini dapat
dibangun lebih banyak sel memori dibanding memori statis, oleh karena itu untuk
memori yang mempunyai kapasitas besar biasanya terbuat dalam dinamis memori.
Input sinyal disambungkan langsung dengan model fungsi AND MOS. Sebuah pulsa
positif pada input kapasitor CG akan melakukan pengisian. Tahanan bocor pada RG
menyebabkan kapasitas CG melakukan pengosongan. Agar supaya tegangan kondensator
tidak turun dibawah tegangan sinyal H, pulsa penyegaran harus dipersiapkan
tepat waktu. Seperti yang ditunjukkan pada gambar, pulsa penyegaran mempunyai
hubungan konjunktiv dengan level sinyal tersimpan. Selama titik A pada level
sinyal H, pada output Gerbang AND akan selalu sama dengan pulsa penyegaran,
sehingga kondensator CG selalu melakukan penyegaran pengisian secara poriodik.
Jika titik A dihubungkan dengan Ground ( sinyal 0 ) maka kondensator CG akan
melakukan pengosongan dengan cepat dan output pada Gerbang AND selalu L (sinyal
0), sehingga pulsa penyegaran terputus (tidak terjadi penyegaran).
·
Decoder
alamat
Sel memori biasanya disusun dalam matrik
kuadrat. Sebuah sel memori secara eksak dapat ditentukan tempatnya melalui
baris dan kolomnya, dan untuk mengetahui Jumlah jalur memori dapat digunakan
perhitungan sejenis.
RAM yang membutuhkan 8 jalur x dan 8 jalur y
untuk pengalamatan setiap Bit memori . Melalui address decoder jumlah jalur
alamat dapat direduksi menjadi 2 x 3 = 6 jalur dan dengan 6 jalur alamat yang
telah di decoder ini, setiap sel memori dari 64 sel memori yang ada dapat
dituju. Address decoder biasanya tidak nampak secara fisik dari luar karena
telah disatukan di dalam 1 chip memori. Dengan address decoder maka telah
tereduksi jumlah jalur alamatnya. Address decoder maka terreduksi jumlah
alamatnya.
Bagaimana Data 1/0 d Simpan
Komputer menggunakan bahasa
digital yang special. Menerjemahkan bahasa komunikasi manusia ke dalam beberapa
jenis system angka yang berbasis 1 dan 0 yang biasa d sebut biner. Secara
kenyataan tidak ada 1 dan 0 dalam computer. Angka itu mengacu pada keadaan
switch transistor. Hardware computer didesain untuk bekerja setelah mendapatkan
kode biner.
Pada
mulanya computer menyimpan informasi pada unit yang disebut magnetic core cell,
yang tediri atas anyaman kawat tembaga yang membentuk pola grid kolom dan
baris. Pada persimpangan setiap kolomdirangkai sebuah cincin kecil yang
berbahan materi magnetic. Ketika muatan listrik kecil dialirkan ke kolom dan
baris, titik persimpangan akan dimuati arus yg berarah. Jika arus mengalir
searah jarum jam, 1 (satu) akan disimpan, jika arah arus berlawanan arah jarum
jam, tidak akan disimpan, alias 0 (nol). 
Kondisi awal (default)
floating gate adalah logika '1'.
untuk
mengubahnya menjadi logika '0' membutuhkan proses yang disebut Fowler-Nordheim
tunneling. Tunneling digunakan untuk mengubah penempatan elektron dalam
floatinggate.
Jika aliran melewati
gerbang di atas ambang 50 persen, ia memiliki nilai “1”. Ketika pengisian turun
di bawah ambang batas 50 persen, nilainya berubah menjadi “0”. Sebuah EEPROM kosong memiliki semua gerbang
terbuka penuh, yang memberikan nilai “1” pada setiap sel.
Sell Magnetic Core ini yang
mana menghabiskan waktu dan mahal untuk membuatnya, adalah awal mula dari
semikonduktor memory chip yang digunakan hari ini. Semikonduktor menggunakan
transistor sama seperti magnetic core menggunakan materi magnetic. Transistor
pada dasarnya adalah saklar mikroskopis yang tertanam dalam chip silicon.
Pembuatan Chip jauh lebih murah dan lebih handal daripada Magnetic Core Cell.
Selain itu juga menghabiskan sedikit ruang, menyimpan lebih banyak informasi,
dan lebih cepat bekerjanya.
Anatomi Semikonduktor
·
Bit Line / Garis Bit – terbuat dari logam,
membawa informasi ke dalam bit (saat operasi WRITE ) atau sebaliknya ( pada
operasi READ )
·
Word Lines – terbuat dari polisilikon dan
menyediakan tegangan untuk bits
·
Bit – sekumpulan transistor pada persimpangan
Word line dan Bit line.
Bagaimmana Data di tulis
Menulis Informasi ke dalam bit
Kita akan menulis “1” ke bit, kemudian mengubahnya ke ”nol”. Ikuti 3 langkah berikut untuk mengetahui bagaimana cara bekerjanya
1.
Tentukan bit yang mana yang akan ditulis
2.
Untuk membuat bit siap untuk ditulisi, kita
masukkan tegangan tinggi pada bit word line
3.
Tegangan tinggi yang dimasukkan pada bit line
akan menghasilkan 1 (satu) yang akan ditulis pada bit line. Tegangan rendah
akan ditulis 0 (nol) pada bit line
Membaca
Data yang Di Tulis
Membaca
Informasi dari bit
Kita anggap kita telah menulis pada bit 0-7
pada Word line ”0”. Untuk membaca bit, ikuti langkah dibawah
Langkah
1 – Nyalakan tegangan tinggi untuk word line yang akan dibaca
Langkah
2 – Hidupkan word line yang memungkinkan mikroprosesor untuk membaca isi dari
semua sel, dan akan menerjemahkan pola 1 dan 0 ke karakter yang sesuai pada
display
Ketika memproses informasi akan menjadi cukup
rumit, hal ini tidak begitu rumit ketika memproses satu atau 2 kata.
4.
KESIMPULAN
Memory semi konduktor
adalah memori yang menggunakan listrik sebagai media untuk mempresentasikan
bilangan biner 0 dan 1. cara kerjanya cukup sederhana yaitu seperti merangkai
saklar. pada memory semi konduktor terdapat banyak sekali sel-sel memory yang
berfungsi sebagai saklar. jika saklar tersebut dialiri listrik maka sel memory
tersebut akan mempresentasikan bilangan biner 1 dan jika sel memory tersebut
tidak dialiri istrik maka sel memory tersebut akan mempresentasikan bilangan
biner 0.
5.
REFERENSI
·
wikipedia, memory semi konduktor
·
makalah organisasi komputer, memory
