Tugas Arsitektur & Organisasi Komputer

Arsitektur dan Mekanisme Cache pada Prosesor Intel Core I3-6006U

Intel Core i3 adalah penerus dari Intel Core 2 Duo,Kelebihan Core i3 ini adalah adanya dua prosessor yang berjalan secara serentak, yang disebut 32nm dual core dimana processor berjalan secara serentak dalam satu paket pada frekuensi yang sama. Sama seperti i5 dan i7, i3 mempunyai teknologi intel hyper-threading yang memungkinkan perlaksanaan 4 perintah dalam 1 waktu dan dibagikan pada 2 processor. 1 processor akan melakukan 2 perintah pada 1 waktu serentak.

Processor Intel Core i3-6006U generasi SkyLake banyak sekali digunakan sebagai otak dari laptop entry level terbaru saat ini. Popularitas processor i3-6006U ini tidak lepas dari beberapa keunggulan dan kelebihannya dibanding dengan processor Intel generasi sebelumnya.
Intel Core i3-6006U adalah processor dual-core SoC berjenis ULV atau ultra low voltage dengan arsitektur SkyLake yang telah dirilis Intel sejak November 2016 lalu.
Disamping CPU dua inti yang digunakannya, processor ini juga dilengkapi dengan teknologi Hyper-Threading yang berjalan pada frekuensi 2 GHz yang sayangnya tanpa dilengkapi dengan Turbo Boost.
Untuk urusan grafis, Intel Core i3-6006U sudah terintegrasi dengan GPU bawaan berupa Intel HD Graphics 520 yang bekerja pada kecepatan 900 MHz. Selain itu, dia juga mendukung dual-channel DDR4-2133 atau DDR3L-1600 memory controller.
 
Arsitektur Intel Core i3-6006U
Processor Intel generasi SkyLake yang menggantikan Haswell dan Broadwell dengan kelas TDP 4.5 sampai 45 W membawa mikroarsitektur yang bisa dibilang sama dengan pendahulunya itu. Proses pembuatannya sudah menggunakan proses 14 nm dengan FinFET transistor.
Yang terlihat sebagai peningkatan dari sisi desainnya adalah peningkatan pada out-of-order buffer, optimalisasi pada proses prefetching dan branch prediction, dan juga kinerja yang lebih baik berkat adanya Hyper-Threading.
 
Performa Core i3-6006U
Secara umum, peningkatan kinerja komputasi Intel Core i3-6006U tidak terlalu signifikan, sekitar 5 sampai 10 persen dibandingkan dengan Haswell, dan sekitar 5 persen dibawah Broadwell.
Untuk clock rate yang sama dan perbaikan arsitekturnya, Intel Core i3-6006U akan sedikit lebih baik daripada Intel Core i5-5005 seri Broadwell. Sehingga, buat anda yang akan menggunakan laptop dengan processor ini untuk keperluan multimedia, Office, atau beberapa aplikasi yang lebih berat, tidak perlu khawatir dengan kinerjanya.

                                                                                         Intel Core i3-6006U
 

Intel HD Graphics 520

GPU bawaan Core i3-6006U adalah Intel HD Graphics 520 yang juga sering disebut sebagai versi GT2 dari GPU SkyLake. 24 Execution Unit-nya berkecepatan 300 – 900 MHz.

Kinerja grafis HD Graphics 520 sendiri kira-kira bisa disandingkan dengan kartu grafis diskrit GeForce 820M yang sudah mulai beredar beberapa tahun lalu. Sehingga anda masih bisa memainkan beberapa judul game yang dirilis tahun 2015 dengan lancar minim lag, dengan mengatur graphics settingnya di rata kiri alias ‘low.’

Intel HD Graphics 520 yang terintegrasi dengan Intel Core i3-6006U ini adalah versi paling rendah. 520 yang terpasang pada SkyLake Core i7 berkecepatan 1050 MHz.
 
Kebutuhan daya

Dengan kebutuhan daya 15 W sudah termasuk untuk menjalankan CPU, GPU, dan memory controller, Intel Core i3-6006U ini memang dirancang untuk digunakan pada laptop kelas entry level dengan layar 11 inchi ke atas.

Jika semisal TDP-nya dikurangi sampai hanya 7.5 W yang mana itu sangat mungkin  maka penggunaan processor ini bisa menghilangkan kebutuhan penggunaan kipas pendingin dan cukup digantikan dengan plat atau teknologi pendingin lainnya yang lebih ringkas, sehingga memungkinkan desain laptop yang lebih kompak dan tipis lagi.
 
Pengertian Memori Cache

Cache Memory merupakan memori berkecepatan tinggi yang berfungsi menyimpan data sementara yang diperlukan processor. Cache Memory diintegrasikan didalam prosesor dalam bentuk chip on-die (internal) atau boleh dikatakan bahwa cache memory ini adalah memory internal prosesor. Dengan adanya cache memory maka data yang sering dibutuhkan prosesor tidak perlu diambil dari memori utama (RAM). Jadi cache memory berfungsi mempersingkat load data yang terjadi antara prosesor dan memory utama (RAM).

                                     
Level Cache memory
Cache memori ada tiga level yaitu L1, L2, dan L3.

1. Cache Memori level 1 (L1) adalah cache memori yang terletak dalam prosesor (cache internal). Cache ini memiliki kecepatan akses paling tinggi dan harganya paling mahal. Ukuran memori berkembang mulai dari 8Kb, 64Kb dan 128Kb.
2. Cache level 2 (L2) memiliki kapasitas yang lebih besar yaitu berkisar antara 256Kbsampai dengan 2Mb. Namun Cache L2 ini memiliki kecepatan yang lebih rendah dari Cache L1. Cache L2 terletak terpisah dengan prosesor atau disebut dengan cache eksternal.
3. Cache level 3 hanya dimiliki oleh prosesor yang memiliki unit lebih dari satu misalnya Dualcore dan Quadcore. Fungsinya adalah untuk mengontrol data yang masuk dari cache L2 dari masing-masing inti prosesor.

                                
                         
Cara Kerja Cache memory

Jika prosesor membutuhkan suatu data, pertama ia akan mencarinya pada cache. Jika data ditemukan, prosesor akan langsung membacanya dengan delay yang sangat kecil. Tetapi jika data yang dicari tidak ditemukan, prosesor akan mencari pada RAM yang kecepatannya lebih rendah. Pada umumnya, cache dapat menyediakan data yang dibutuhkan oleh prosesor sehingga pengaruh kerja RAM yang lambat dapat dikurangi. Dengan cara ini maka memory bandwidth akan naik dan kerja prosesor menjadi lebih efisien. Selain itu kapasitas memori cache yang semakin besar juga akan meningkatkan kecepatan kerja komputer secara keseluruhan. Ada dua jenis cache yang sering digunakan dalam dunia komputer adalah memory caching dan disk caching. Karena memori ini berupa sebuah media penyimpanan data khusus yang berkecepatan tinggi. Implementasi memory caching sering disebut sebagai memory cache dan tersusun dari memori komputer jenis SDRAM yang berkecepatan tinggi. Sedangkan implementasi disk caching menggunakan sebagian dari memori komputer.

                                        
Letak Cache Memory

1. Letak L1 cache terintegrasi dengan chip prosesor, artinya letak L1 cache sudah menyatu dengan chip prosesor (berada di dalam keping prosesor).
2. Letak L2 cache, ada yang menyatu dengan chip prosesor, ada pula yang terletak di luar chip prosesor, yaitu di motherboard dekat dengan posisi pada prosesor. Pada era prosesor intel 80486 atau sebelumnya, letak L2 cache kebanyakan berada di luar chip prosesor. Chip cache terpisah dari prosesor, berdiri mandiri dekat chip prosesor. Sejak era prosesor Intel Pentium, letak L2 cache ini sudah terintegrasi dengan chip prosesor (menyatu dengan keping prosesor). Posisi L2 cache selalu terletak antara L1 cache dengan memori utama (RAM).
3. Letak L3 cache belum diimplementasikan secara umum pada semua jenis prosesor. Hanya prosesor-prosesor tertentu yang memiliki L3 cache. Cache memory yang letaknya terpisah dengan prosesor disebut cache memory non integrated atau diskrit (diskrit artinya putus atau terpisah). Cache memory yang letaknya menyatu dengan prosesor disebut cache memory integrated, on-chip, atau on-die (integrated artinyabersatu/menyatu/ tergabung, on-chip artinya ada pada chip). L1 cache (Level 1 cache) disebut pula dengan istilah primary cache, first cache, atau level one cache. L2 cache disebut dengan istilah secondary cache, second level cache, atau level two cache.

                                
 
Kecepatan cache memory

• Transfer data dari L1 cache ke prosesor terjadi paling cepat dibandingkan L2 cache maupun L3 cache (bila ada). Kecepatannya mendekati kecepatan register. L1 cache ini dikunci pada kecepatan yang sama pada prosesor. Secara fisik L1 cache tidak bisa dilihat dengan mata telanjang. L1 cache adalah lokasi pertama yang diakses oleh prosesor ketika mencari pasokan data. Kapasitas simpan datanya paling kecil, antara puluhan hingga ribuan byte tergantung jenis prosesor. Pada beberapa jenis prosesor pentium kapasitasnya 16 KByang terbagi menjadi dua bagian, yaitu 8 KB untuk menyimpan instruksi,  dan 8 KB untuk menyimpan data.
• Transfer data tercepat kedua setelah L1 cache adalah L2 cache. Prosesor dapat mengambil data dari cache L2 yang terintegrasi (on-chip) lebih cepat dari pada cache L2 yang tidak terintegrasi. Kapasitas simpan datanya lebih besar dibandingkan L1 cache, antara 128 KB, 256 KB, 512 KB, 1 MB, 2 MB, bahkan 8 MB, tergantung jenis prosesornya.
• Kapasitas simpan data untuk L3 cache lebih besar lagi, bisa ratusan juta byte (ratusan mega byte).

                                        
Prioritas penyimpanan dan pengambilan data

Dalam mekanisme kerjanya, data yang akan diproses oleh prosesor, pertama kali dicari di L1 cache, bila tidak ada maka akan diambil dari L2 cache, kemudian dicari di L3 cache (bila ada). Jika tetap tidak ada, maka akan dicari di memori utama. Pengambilan data di L2 cache hanya dilakukan bila di L1 cahe tidak ada. Lebih jelasnya proses baca tulis data yang dilakukan oleh prosesor ke memori utama dapat dijelaskan sebagai berikut:

• Ketika data dibaca/ditulis di memori utama (RAM) oleh prosesor, salinan data beserta address-nya (yang diambil/ditulis di memori utama) disimpan juga di cache. Sewaktu prosesor memerlukan kembali data tersebut, prosesor akan mencari ke cache, tidak perlu lagi mencari di memori utama.
•  Jika isi cache penuh, data yang paling lama akan dibuang dan digantikan oleh data yang baru diproses oleh prosesor. Proses ini dapat menghemat waktu dalam proses mengakses data yang sama, dibandingkan jika prosesor berulang-ulang harus mencari data ke memori utama.
• Secara logika, kapasitas cache memory yang lebih besar dapat membantu memperbaiki kinerja prosesor, setidak – tidaknya mempersingkat waktu yang diperlukan dalam proses mengakses data.

                         

Spesifikasi Intel Core i3-6006U
Seri                              : Intel Core i3
Codename                   : Skylake
Clock Rate                  : 2000 MHz
Level 1 Cache             : 128 KB
Level 2 Cache             : 512 KB
Level 3 Cache             : 3072 KB
Number of Cores        : 2 / 4
Max. Power Consumption (TDP = Thermal Design Power) : 15 Watt
Manufacturing Technology : 14 nm
Die Size                       : 99 mm2
Max. Temperature       : 100 °C
Socket                         : BGA
Features                       : Dual-Channel DDR3L-1600/DDR4-2133 Memory Controller, HyperThreading, AVX, AVX2, Quick Sync, Virtualization, AES-NI
GPU                            : Intel HD Graphics 520 (300 – 900 MHz)
64 Bit                          : 64 Bit support
Hardware Virtualization: VT-x, VT-d
Harga                          : $281
Tanggal rilis                : 11 November 2016

Nama      : Isnantio Farid Nugroho

NIM        : C20010001