Memori pada komputer berfungsi sebagai media penyimpanan data, baik yang bersifat sementara (volatil) maupun permanen (non-volatil). Memori volatil akan kehilangan data ketika aliran listrik terputus, sedangkan memori non-volatil bersifat permanen dan tetap menyimpan data meskipun komputer dimatikan.

Ilustrasi: Hiearki Memori
Ilustrasi: Hierarki Memori pada Komputer.

Ilustrasi di atas menggambarkan hierarki memori komputer dalam bentuk piramida, di mana semakin ke atas piramida, akses memori menjadi semakin cepat.

Register

Register adalah komponen kecil dalam CPU yang berfungsi sebagai media penyimpanan sementara saat sebuah instruksi sedang dijalankan. Data yang disimpan bisa berupa nilai numerik, alamat memori, atau instruksi itu sendiri. Karena berada langsung di dalam CPU, register memiliki waktu akses sangat cepat — bahkan hanya dalam hitungan nanodetik.

Jenis-Jenis Register dan Fungsinya

Terdapat beberapa jenis register yang umum ditemukan dalam CPU yaitu:

  1. Program Counter (PC): Menyimpan alamat dari instruksi berikutnya yang akan dieksekusi;
  2. Instruction Register (IR): Menyimpan instruksi yang sedang diproses;
  3. Accumulator (ACC): Menyimpan hasil operasi aritmatika/logika;
  4. General Purpose Register (AX, BX, CX, DX): Menyimpan nilai sementara selama proses;
  5. Stack Pointer (SP): Merujuk ke alamat atas dari stack (tumpukan memori);
  6. Flag Register: Menyimpan informasi status hasil operasi, seperti overflow atau carry.

Bagaimana Register Bekerja?

1. Fetch (Mengambil Instruksi)

Proses dimulai dari pengambilan instruksi oleh CPU dari memori utama. Program Counter (PC) akan menunjuk ke alamat instruksi berikutnya. Instruksi yang diambil kemudian disimpan ke dalam Instruction Register (IR).

2. Decode (Menerjemahkan Instruksi)

Setelah instruksi masuk ke IR, Control Unit akan menerjemahkannya untuk menentukan tindakan apa yang harus dilakukan — misalnya, melakukan penjumlahan, pengurangan, atau pemindahan data.

3. Execute (Eksekusi oleh ALU)

Jika instruksi melibatkan perhitungan, CPU akan menggunakan data dari register umum (seperti AX, BX, atau CX pada arsitektur x86). Data ini kemudian diproses oleh ALU (Arithmetic Logic Unit). Hasil operasi tersebut disimpan kembali ke dalam register hasil, seperti Accumulator (ACC).

4. Write Back (Menyimpan Hasil)

Setelah hasil didapat, CPU dapat menyimpannya kembali ke register untuk digunakan dalam instruksi selanjutnya, atau ke RAM untuk disimpan lebih lama.

Cache Memory

Cache memory adalah memori kecil berkecepatan tinggi yang berada di dalam atau sangat dekat dengan CPU. Saat CPU membutuhkan data atau instruksi, ia akan mencarinya terlebih dahulu di cache (L1 → L2 → L3) sebelum mencarinya di RAM (karena terletak di dalam atau dekat dengan CPU, sehingga akses CPU terhadap cache lebih cepat dibanding dengan RAM). Jika data ditemukan di cache, data tersebut akan langsung digunakan oleh CPU. Namun jika tidak ditemukan, maka data tersebut akan diambil dari RAM lalu disalin ke cache untuk akses berikutnya.

Ilustrasi: Cache Memory
Ilustrasi: Cache Memory.

Main Memory

Main memory atau disebut juga primary memory adalah memori utama pada komputer yang digunakan untuk menyimpan data atau instruksi yang sedang atau diproses oleh CPU. Jenis yang paling umum dari main memory adalah RAM (Random Access Memory).

Ilustrasi: RAM
Ilustrasi: RAM (Random Access Memory).

Sama seperti register dan cache memory, RAM bersifat volatil. Namun, RAM memiliki ukuran yang lebih besar dibanding register dan cache memory (biasanya berukuran gigabyte — GB — atau lebih).

Secondary Memory/Mass Storage

Secondary memory adalah jenis memori pada komputer yang menyimpan data secara permanen atau jangka panjang. Tidak seperti RAM (yang bersifat volatil/sementara), data dalam secondary memory akan tetap tersimpan meskipun komputer dimatikan. Karena itu, secondary memory disebut juga non-volatile memory.

Contoh dari secondary memory adalah Hard Disk Drive (HDD), Solid State Drive (SDD), Flash Drive(USB), Optical Disk (CD/DVD), Memory Card (SD/MicroSD), dan Magnetic Tape.

Ilustrasi: Secondary Memory/Mass Storage
Ilustrasi: Secondary Memory/Mass Storage.

Kesimpulan

Memori dalam komputer memiliki peran yang sangat penting dalam mendukung kinerja sistem secara keseluruhan. Mulai dari register sebagai penyimpanan tercepat di dalam CPU, hingga secondary memory seperti hard disk untuk menyimpan data permanen, semua jenis memori bekerja secara hierarkis untuk menyeimbangkan kecepatan, kapasitas, dan efisiensi.

Semakin dekat memori tersebut ke CPU, maka semakin cepat aksesnya — namun biasanya dengan kapasitas yang lebih kecil. Register, cache memory, dan RAM bekerja sama dalam proses eksekusi program dengan waktu akses yang sangat cepat, sementara secondary memory digunakan untuk menyimpan sistem operasi, aplikasi, dan data pengguna dalam jangka panjang.

Pemahaman tentang hierarki memori ini sangat penting, terutama bagi mereka yang ingin mendalami sistem komputer, arsitektur CPU, atau bidang pemrograman tingkat rendah. Dengan mengenali karakteristik dan fungsi masing-masing jenis memori, kita dapat mengoptimalkan penggunaan komputer baik dalam pengembangan perangkat lunak, pemeliharaan sistem, maupun peningkatan performa.

Sekian, semoga bermanfaat.

CMIIW.