ARSITEKTUR MEDIA PENYIMPANAN BERBASIS MEMS UNTUK RELASI DATABASE

1. ARSITEKTUR MEDIA PENYIMPANAN BERBASIS MEMS UNTUK RELASI DATABASE MEMS based storage architecture for relational databases Latarbelakang/permasalahan, landasanteori/kerangkateoritis, metodepenelitian, solusinyaatautemuannya, kesimpulan

2. ABSTRAK • Dengan kemajuan teknologi dibidang manufakturing semikonduktor, kesenjangan antara memory utama dan hard disk meningkat. Akan menyebabkan bottleneck (hambatan kerja) yang signifikan pada relational database manajement system (RDBMS). • Beberapa kemajuan terbaru dalam teknologi nano (nanotechnology) yang memicu untuk menemukan teknologi penyimpanan dengan sistem penyimpanan yang menggunakan Microelectromechanical System (MEMS) . • Dalam tulisan ini akan dikaji mengenai karakteristik fisik dari perangkat penyimpanan yang berbasis Sistem Micro Electro Mechanical (MEMS) untuk mengembangkan skema penempatan untuk relasi data yang memungkinkan pengambilan data dari kedua belah sisi baik itu dari baris (row) ataupun dari kolom (column) • Di tulisan ini juga penulis mencoba mengembangkan algoritma untuk perbedaan operasi relasional yang berbeda berdasarkan pada tata letak data tersebut. • Hasil dari eksperimen dan analisis disini menunjukkan (mendomonstrasikan) bahwa tata letak data tidak hanya meningkatkan pemanfaatan I / O, tetapi dapat menghasilkan performa kinerja cache yang lebih baik untuk berbagai macam operasi relasional yang berbeda.

3. SistemMicroElectroMechanical (MEMS) • Kemajuan dalam teknologi nano saat ini menjanjikan peranan penting untuk mengatasi begitu banyaknya keterbatasan fisik dari hard disk tradisional berbentuk magnet dan transistor berbasis memori chip • Sistem Micro Electro Mekanikal (MEMS) sekarang ini sedang dikembangkan oleh berbagai perusahaan termasuk IBM, HP, Phillips, Seagate Technology, dan lain-lain. • Pada tahun 2005 IBM telah menyelesaikan proyek IBM Milipede, IBM milipede adalah sebuah memori sebesar ukuran perangko yang dapat menyimpan beberapa gigabyte memori Non Volatile dengan cepat . Proyek ini menerapkan teknologi MEMS didalam sistemm penyimpananya. • Dari hasil tersebut maka MEMS merupakan generasi masa depan dari bit digital yang dapat digunakan sebagai alat penyimpanan akan terus menyusut/mengecil sampai berbentuk molekul individu atau bahkan atom. • Ilmuwan material dan insinyur mekanik akan terus bekerja mengembangkan perangkat penyimpanan berbasis MEMS sehingga lebih efisien, sedangkan praktisi di bidang ilmu komputer melakukan penelitian tentang bagaimana mengintegrasikan dengan seefektif mungkin perangkat tersebut ke dalam sistem komputer untuk berbagai aplikasi. • Dari beberapa kelompok pengembang MEMS kedalam sistem komputer , Proyek CMU CHIPS (Proyek CHIPS dari Carnegia Mellon University) adalah kelompok yang paling dominan didalam pengembanganya, yang telah mengexplore berbagai isu dalam sistem operasi seperti permintaan dan penjadualan, penempatan data, dan lain-lain. Non Volatile memory : adalah sebuah memori yang dapat menyimpan informasi bahkan ketika tidak ada powerChips : Center for Highly Integrated Information Processing and Storage Systems

4. Apakahitu MEMS ? Secaraumum MEMS adalahteknologi yang dapatdiartikan element terkecildarimekanikaldanelektromekanikalbaikitubentukperangkatataupunstruktur. MEMS didefinisikan sebagai perangkat kecilatau array dariperangkat yang menggabungkan listrik, mekanik, optik, kimia dan / atau komponen biologis yang dibuat melalui sirkuit terpadu atau teknik manufaktur serupa. Ini adalah dengan itu sangat alam bidang multi-disiplin. Demikian pula, jenis perangkat MEMS dapat bervariasi dari struktur yang relatif sederhana yang tidak memiliki elemen bergerak, sampaidengan sistem elektromekanis yang sangat kompleks dengan elemen bergerak danbeberapa di bawah kendali mikroelektronika terpadu. SalahsatuKriteria satu utama MEMS adalah bahwa setidaknya ada beberapa elemen yang memiliki semacam fungsi mekanik apakahunsur-unsur tersebutbergerakatautidak. Sementaraelemen/komponenfungsionaldari MEMS adalahperangkatkecildari sensor, struktur, actuator dan micro elektronik https://www.memsnet.org/about/what-is.html (http://divisions.asme.org/mems/)

5. Arsitektur Penyimpanan berbasis MEMS Penyimpanan berbasis MEMS adalah sebuah teknologi baru yang menarik yang dapat memberikan keuntungan kinerja yang signifikan melalui teknologi disk drive saat ini dan dengan biaya yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan teknologi EEPROM. Semenjak MEMS tidak mengandung komponen mekanik dalam bentuk besar, akses latensi secara signifikan akan lebih kecil. Selain itu, karena MEMS dibuat berdasarkan pada teknologi berbasis silicon yang konvensional, mereka dapat memberikan pengaruh/ manfaat pada skala yang besar dalam hasil integrasianya dan pengaruh dalam bentuk yang lebih kecil dalam faktor ekonomi. Keuntungan lain dari MEMS daripada disk adalah bahwa konsumsi tenaga (power) jauh lebih kecil dan mereka tidak terkena dampak lamanya latensi ketika baru dinyalakan atau akan dimatikan Untuk mengurangi kesenjangan antara memori dan hardisk, sistem penyimpanan berbasis MEMS secara signifikan harus dapat meningkatkan kinerja I / O pada aplikasi yang berbeda. Impiandenganmenggunakanteknologi MEMS http://www.pdl.cmu.edu/MEMS/index.shtml

6. Arsitektur Penyimpanan berbasis MEMS Perangkat Sistem penyimpanan berbasis MEMS tidak menggunakan piringan yang berputar dikarenakan kesulitan dalam pembuatan perputaran yang efisien dan reliable (dapat diandalkan) di dalam bagian silikon. Kebutuhan yang ada sekarang adalah kebutuhan sistem array di dalam sistem MEMS dalam skala besar Heads yang digunakan untuk membaca/ menulis dipasang mikro-cantilevers tertanam dalam semikonduktor berbentuk seperti wafer dan di pasang dalam bentuk persegi panjang. Media sled adalah media penyimpanan lain dari silicon persegi panjang yang berbentuk wafer yang dapat digunakan untuk merekam data dengan teknik konvensional. Alasan inilah yang membuat sistem penyimpanan berbasis MEMS dapat menyimpan data dalam bentuk karakteristik dua dimensi. Konsep MEMS dari CMU CHIPS Konsep MEMS dgn penekanan pada media penyimpanan

7. Arsitektur Penyimpanan berbasis MEMS Media sled diatur dalam bentuk empat persegi panjang pada tingkat yang lebih rendah. Masing-masing daerah persegi panjang ini berisi array M × N bit dan dapat diakses oleh satu tip. Dan setiap daerah hanya merespon satu probe tip, yang dapat mengakses data dalam daerah tersebut, Bits didalam suatu daerah dikelompokkan ke dalam 90-bit kolom berbentuk vertikal yang disebut sektor tip. Setiap sektor tip berisi dari 10 bit informasi posisi dari Media sled dan 80 bit data yang telah di encoded yang menyediakan 8 byte data. 8 byte sector tips tersebut adalah unit terkecil yang dapat di akses didalam media penyimpanan berbasis MEMS dan ditentukan oleh sumbu koordinat (x,y) dari media sleed dan koresponden tip. Bentuk dari Media Sleed

8. Arsitektur Penyimpanan berbasis MEMS Tabel 1. spesifikasi CMU CHIPS berbasis MEMS Pada model CMU CHIPS tidak semua tips dapat dijalankan ini dikarenakan pada pembuangan panas yang terjadi pada saat proses. Jumlah dari Tips yang dapat dijalankan secara bersamaan dibatasi hingga 1280 . Dan setiap area tersebut dapat menyimpan 2000 x 2000 bit. Dari data di atas maka media penyimpanan berbasis MEMS ini dapat menyediakan kapasitas penyimpanan 1 – 10 Gb data didalam area sebesar 1 cm.dengan kecepatan akses dibawah milisecond.

9. Arsitektur Penyimpanan berbasis MEMS Pemetaan MEMS sebagaiperangkatpenyimpananseperti disk Hasildaripenelitianmenunjukkanbahwaperangkatpenyimpananberbasis MEMS yang berdirisendirimenunjukanpeningkatanwatudidalammenjalankanaplikasisecarakeseluruhandenganfaktorperbandingandari 1.9 sampai 4.4 Media sled secaralogikadibagimenjadidaerahpersegiseperti. Dan tiapdaerahtersebutterdiridari array M x N bit, Dan data dapatdiaksesolehtip sector Silinder didefinisikan sebagai kumpulan dari satu set dari keseluruhan bit dengan sumbu x yang sama di dalam suatu wilayah. Sebagai contoh sebuah silinder terdiri dari seluruh bit yang dapat di akses oleh setiap tip ketika media sled bergerak dialam koordinat sumbu y. Sektor didalam media penyimpanan berbasis MEMS adalah tip sector yang berisi data yang lebih sedikit dibandingkan sektor pada disk. Sector dapat di kelompokan menjadi logical block Terminologi dari media penyimpanan berbasis MEMS

10. Relasi Database dengan MEMS ? Integrasi MEMS dari sudut pandang database Tantangan terbesar didalam database ? Adalah bagaimana mendukung operasi yang memiliki kebutuhan yang bertentangan dalam hal penyimpanan dan halaman layout. Workload (tipe beban kerja) yang ada OLAP  Online Analysis Processing. OLTP  Online Transaction Processing. Proses Transaksi On-Line (Online Transaction Processing /OLTP) akan bekerja dengan performa yang lebih baik dengan alokasi baris terarah. Proses Analisis Online (On-Line analysis processing /OLAP) berperforma lebih baik dengan alokasi kolom yang terarah. Namun layout dari data tradisional untuk relasi data hanya mendukung dengan baik salah satu aplikasi baik itu aplikasi OLTP atau aplikasi OLAP Didalam tulisan ini diusulkan dan dieksploitasi dua dimensi dari sifat alami dari perangkat MEMS untuk mendukung proses query secara lebih efisien untuk berbagai jenis tipe beban kerja (workload). Didalam tulisan ini juga diusulkan Tata letak(layout) yang dapat mendukung akses keduanya baik itu akses dalam arah baris dan akses dalam arah kolom dalam hubungannya dengan relasi. Didalam tulisan ini juga diexploitasi cara pengambilan paralel yang di miliki oleh perangkat MEMS untuk efisiensi dalam mengurangi polusi Cache karena tidak adanya data yang tidak perlu diterima oleh perangkat MEMS

11. Relasi Database berbasis MEMS Review from existing Page Layout Dengan pemetaan sistem penyimpanan MEMS kedalam stuktur seperti disk, teknik penempatan data yang ada, seperti penyimpanan model N-Ary Storage Model (NSM), model penyimpanan Decomposition Storage Model (DSM) , dan Partition Attributes Accros (PAX),dapat dengan mudah di adopsi kedalam sistem penyimpanan berbasis MEMS. Contoh tabel Database dari Student Grade Contoh Sql dari tabel Studentgrade “ SELECT name from StudentGrade where grade > 90;”

12. Relasi Database berbasis MEMS N-Ary Storage Model (NSM) Dalam query ini, hanya atribut dengan nilai yang sesuai dengan Nama dan grade yang perlu diambil dari StudentGrade. Namun, karena tata letak record-by-record dari relasi didalam NSM, semua catatan dari tabel StudentGrade akan diambil. Selain itu, jika semua record ini bergerak dari cache L1/L2 pada memori CPU, cache akan tercemar karena bagian yang tidak perlu dari setiap record. Dalam contoh ini, atribut nilai perm ID dan usia akan dimuat ke dalam cache. Hal ini menyebabkan buruknya pemanfaatan kapasitas cache yang mengarah ke cache misses dalam jumlah besar. Layout metode NSM untuk relasi studentgrade

13. Relasi Database berbasis MEMS Decomposition Storage Model (DSM) Untuk mengoptimalkan pemanfaatan I / O, diusulkan model penyimpanan Decomposition Storage Model (DSM). DSM secara vertikal membuat relasi partisi menjadi sub-relasi berdasarkan jumlah atribut. Untuk hubungan yang diberikan dengan k atribut, DSM menciptakan subrelations k sesuai dengan setiap atribut. Setiap sub relation memiliki dua atribut, sejumlah logical record dan nilai atribut dari relasi. Setiap sub relation diatur dalam halaman dalam cara yang sama seperti NSM. DSM hanya mengambil data yang terlibat atribut ke dalam memori, maka metode DSM sangat baik dalam prosesnya. Namun, jika beberapa atribut yang terlibat dalam satu query, DSM perlu mengeksekusi joint operation yang cukup besar untuk sub-hubungan. Untuk contoh query di atas, sistem akan mengambil sub-hubungan yang sesuai untuk name dan grade. Layout metode DSM untuk relasi studentgrade

14. Relasi Database berbasis MEMS Partition Attributes Accros (PAX) Mengoptimalkan pemanfaatan dan kinerja Cache menjadi semakin penting bagi DBMSs modern. Berdasarkan pengamatan ini, diusulkan Partition Attributes Across (PAX). Seperti NSM, kelompok PAX semua nilai didalam atribut dimasukan ke dalam halaman mini. Dalam proses ini PAX sama dengan NSM. 1. PAX mengoptimalkan lintas record didalam cache untuk setiap atribut. Karena hanya subset dari atribut yang terlibat dalam query. 2. PAX tidak akan mencemari cache dengan nilai-nilai atribut yang tidak digunakan. 3. PAX memiliki utilisas Cache lebih baik dari NSM. 4. Dan untuk konsumsi daya pada I/O PAX dan NSM memiliki konsumsi yg sama. Karena pada satu halaman PAX berisi data yang sama seperti NSM. Layout metode PAX untuk relasi studentgrade

15. Relasi Database berbasis MEMS Pengambilan Baris VS Kolom Dalam presentasi pada Biennial Conference on Innovative Data Systems Research(CIDR’03), Michael Stonebraker membuat kasus untuk beberapa organisasi data untuk relasi data sehingga kompatibel dengan kedua OLTP dan OLAP Workload. Karena karakteristik transaksi pada OLTP adalah transaksi, sehingga database perlu diakses secara baris (row) . Sedangkan pada OLAP bertolak belakang, karena dalam query OLAP, hanya perlu subset dari atribut, Jadi sistem pada I / O memfasilitasi pengambilan data dengan cara pengambilann data per kolom. NSM dan PAX mendukung untuk OLTP workload. Sedangkan untuk OLAP workload DSM akan lebih cocok Ramamurthy mengusulkan keungulan dari kedua model NSM (baris) dan DSM(kolom) digunakan. Dan mengatasi kekurangan dari masing masing model. Dengan cara menggunakan dua disk dengan dua salinan tabel database. Satu salinan menggunakan NSM dan satu menggunakan DSM. Dan setiap copy dari tabel database declustered untuk pertimbangan dari load balance. Dari ide tersebut muncul strategi baru untuk menempatkan relasional data kedalam media penyimpanan berbasis MEMS. Dalam layout baru ini, kita hanya mengambil data yang diperlukan ke dalam memori untuk pemrosesan query dengan memanfaatkan dua dimensi karakteristik dari media sleed dalam perangkat MEMS. Sehinggan pendekatan ini dapat mengoptimalkan kinerja cache serta meningkatkan pemanfaatan I / O.

16. Relasi Database berbasis MEMS Manajemen data pada media penyimpanan berbasis MEMS Media penyimpanan berbasis MEMS belum dikomersilkan, maka tidak ada standar dari spesifikasi . Maka digunakan CMU CHIMPS sebagai model perangkat fisik. Dan didalam model ini hanya 20% (1280 dari 6400) dari jumlah tips yang dapat diaktifkan secara simultan dan bersamaan dikarenakan kendala pada power dan heat dissipation (pembuangan panas). Ini menempatkan kendala pada maksimum jumlah record yang dapat diambil secara bersamaan oleh query yang perintahkan dari relasi data yang disimpan pada media penyimpanan berbasis MEMS. Jika MEMS dipetakan seperti hardisk , dan data yang diambil dalam satuan logical block, masing-masing tetap dengan layout yg tetap dari database record. Maka sesuai dengan tabel 1 (spesifikasi dari CMU CHIPS) dgn asumsi ukuran block adalah 512 byte, dan 20 logical block dapat di ambil secara bersamaan. Dalam logical block jumlah record adalah 512/S dimana S adalah ukuran record di R dalam bytes. Contoh dalam tabel studentgrade tabel 2 512/40? = 12 Maka 240 record (20 × 12 logical block record/ logical block) dapat diambil secara bersamaan.

17. Relasi Database berbasis MEMS Manajemen data pada media penyimpanan berbasis MEMS MEMS dapat diterapkan kesemua algorritma dan workload. Potensi dari keuntungan kinerja dari MEMS dapat berkurang atau bisa hilang jika subset dari attribut atau attribut dari permID kelas yang terlibat didalam query, sedangkan idealnya bahwa semua 1280 tips dapat digunakan untuk mengambil data. Untuk kasus studentgrade 1280 * 8/16 = 640 Jadi 640 record yang dapat di ambil secara bersamaan, sehingga pemanfaatan I/O dapat meningkat 1 tingkat . Berdasarkan dari pengamatan ini diusulkan Flexible Retrieval Model (FRM) Dimana pada model ini data dapat diakses oleh tip sector bukan oleh logical block, sehingga memungkinkan untuk memaksimalkan beberapa tips dalam mengakses data yang relevan dengan query. Didalam media penyimpanan berbasis MEMS unit terkecil adalah tip sector yang di tentukan dalam koordinat (x,y) dari media sleed dan jumlah dari tip. Media sleed mempunyai 6400 tips dibagi menjadi 80 x 80 tip region. Dimana tiap tip berhubungan dengan 1 tip region Didalam skema FRM suatu Relation R terletak diseluruh baris pada tip region .

18. Flexible Retrieval Model (FRM) ? Pada gambar dapat dilihat hubungan dari 3 attribut dengan ukuran masing masing adalah 8 byte, jika di asumsikan media penyimpanan berbasis MEMS berukuran 4 x 4 . Berdasarkan langkah sebelumnya setiap baris dari tip sector dengan koordinat yang sama hanya bisa menampung 1 record. Baris dari tip sector di tandai dengan lingkaran / kotak masing masing berisi dari 1 relasi record. Layout 7 metode FRM untuk relasi studentgrade

19. Flexible Retrieval Model (FRM) ? • Alokasi Record padabaris yang berbeda • Dalam FRM, data ditempatkandalamsebuahbaris tip sector per unit dengankoordinat yang sama, (untukselanjutnnyadapatdisebut “baris(row) tip sector" untukmenunjukkan “barisandari tip sector dengankoordinat yang sama "). • Untukbarisbarudari tip sector untuksuatuRelasi R. dapatdialokasikansebagaiberikut ; • Setiapbaris tip sector mempunyaikoordinat (x,y) yang sama, makamemungkinkanuntukdiaktifkansecarabersamaan . • Disiniakandipilihbaris tip sector dengansumbu (x,y) yang samasebelumnyadialokasikansebagaibarispertama. • Pada layout 7 baris 1 – baris 4 memilikikoordinat yang sama. • Jikabaris 1 dialokasikansebagai record 1 makabaris 2 dialokasikansebagai record selanjutnya. • Setelahseluruh tip region dengankoordinat yang samatelahdialokasikansesuaidenganbaris yang sesuai, Denganpertimbangandarigerakanfisikmilik MEMS sebagai media penyimpanan. • Berdasarkan data yang adauntukmengurangiwaktupencarian (waktudari media sleeduntukbergerakdarisatuposisikeposisi yang lain) harusdipertimbangkanurutanaksesdalamsumbu y . • Makasuatubarisbaru yang memilikikoordinat x yang samadikoordinasikandengan 1 sumbu y. • Padagambar 7 ; baris 5 memilikisumbu x yang samadenganbaris 4 tetapimempunyaisumbu y yang berbeda. Demikianncaramengalokasikan 5 record kedalam 5 baris. • Setelahsemuabaristelahdialokasikan, maka media sleeddapatbergerakdalamsumbu x, makauntukbarisbarudialokasikandalamsumbu y yang sama, dengansumbu x yang berbeda. Appendix A

20. Appendix A Appendix A: The algorithm for data layout In this appendix, we give the algorithm for placing the relational data on MEMS-based storage as follows. Begin The number of tip regions of a MEMS-based storage is Tr × Tc; Tr is the number of tip regions in a row; Tc is the number of tip regions in a column; Relation R with attributes A1, A2, Ai , . . . , Anr ; The size of each attribute is Si , i = 1, . . . , nr ; The number of records is numberOfRecords; The size of one tip sector is Stip; The number of tip sectors for each attribute is Ti ; The number of tip sectors for a record is n; the number of tip sectors in a row allocated for R is sectorInRow; The number of records in a row is recordsInRow; Ti = Si /Stip; n = nr i=1 Ti ; sectorInRow = Tr /n × n; recordsInRow = Tr /n; Move the media sled to the initial position with coordinates (xstart , ystart ); x = xstart , y = ystart ; moveDirection = down; repeat Allocate sectorInRow×Tc tip sectors which the coordinates (x, y) for R; leftRecordsNumber = numberOfRecords − Tc × sectorInRow; if moveDirection = down then y = y + 1; if y is out of range of movement of the media sled then y = y − 1, x = x + 1; Move the media sled to the position (x, y), and turn it around; moveDirection = up end if else y = y − 1; if y is out of range of movement of the media sled then y = y + 1, x = x + 1; Move the media sled to the position (x, y), and turn it around; moveDirection = down end if end if until leftRecordsNumber ≤ 0 Done.

21. Flexible Retrieval Model (FRM) ? Pengolahan Query Seleksidanproyeksidengantidakmenggunakan Index. Seleksidanproyeksidigunakanuntukmemanipulasi data dalamsaturelasi. Karena FRM memfasilitasiprosespengambilandalamkolommaka operator akanmembacanilaiattribut yang adapada record. Berdasarkandariproperti MEMS seluruh tip region dengankoordinat yang samamempunyaipotensiuntukdapatdiaksesbersamaan. Terdapat 2 kasus yang harusdipertimbangkanjikajumlah tips (Na) untukattributlebihkecildarimaksimumjumlah tips ygdapatdiaksesbersamaan. Maka media sleedpertamaakanbergerakdalamsumbu y untukmembacasemuabarisdenganberbagaikoordinat y. Kemudianbergerakkdalamsumbu x. Appendix B Untuk query : “ SELECT name from StudentGrade where grade > 90;” Hasil Analisa dari kinerja I/O dan pemanfaatan dari Cache. seperti pada gambar . Tabel layout dari pendekatan FRM dan pemanfaatan cache

22. Appendix B end if end if until leftRecordsNumber ≤ 0 else numberOfAccess = Na ≤ Nc; Divide the rows of tip sectors with the same coordinates into numberOf Access parts; repeat repeat Activate the next part of tips in the rows; le f t RecordsNumber = numberOfRecords − Tc × sectorInRow; if moveDirection = down then y = y + 1; if y is out of range of movement of the media sled then y = y − 1, x = x + 1; Move the media sled to the position (x, y), and turn it around; moveDirection = up end if else y = y − 1; if y is out of range of movement of the media sled then y = y + 1, x = x + 1; Move the media sled to the position (x, y), and turn it around; moveDirection = down end if end if until le f t RecordsNumber ≤ 0 Turn around the media sled, let moveDirection equal its opposite; numberofAccess = numberOfAccess − 1; until numberOf Access = 0; end if Done. We describe the data retrieval algorithm in this appendix. We use the same names for the same parameters used in Appendix A, thus, we will not repeat their definitions in this algorithm. Begin Given a query Q; The number of tip sectors in all rows with the same coordinates for the involved attributes is Na; The number of maximum concurrent tips is Nc; Move the media sled to the initial position (xstart , ystart ); x = xstart , y = ystart ; moveDirection = down; leftRecordsNumber = numberOfRecords if Na ≤ Nc then repeat Activate all these tips and access the data; leftRecordsNumber = numberOfRecords − Tc × sectorInRow; if moveDirection = down then y = y + 1; if y is out of range of movement of the media sled then y = y − 1, x = x + 1; Move the media sled to the position (x, y), and turn it around; moveDirection = up end if else y = y − 1; if y is out of range of movement of the media sled then y = y + 1, x = x + 1; Move the media sled to the position (x, y), and turn it around; moveDirection = down

23. Flexible Retrieval Model (FRM) ? Kinerja Cache Dalamrealita FRM memilikipemanfaatankinerja Cache seperti PAX, bedanya PAX meminimalkan data yang terlewatkarena delay dari Cache denganmemanfaatkantataruangdari record. Jikasemuaatribut yang terlibatdalam query baikitu NSM, PAX, dan FRM memilikikinerja cache yang sama, karenatidakadadarimerekamembawa data yang tidakbergunakedalam cache. Ketikamempertimbangkanpemilihanberbagaipermintaan, semuadariketigapendekatanmenyebabkanpolusi Cache. NSM dapatmembawa data yang tidakbergunakedalam cache ketikanilaidariattribut yang tidakdiperlukandibawakedalam cache bersamaandengan yang record diperlukan. PAX mencemari cache ketika data dari record dibawakedalam cache bersamadenganhasil record. FRM menyebabkanpolusi cache ketikapredikatgagal, nilai-nilaidariatributlainnyadaricatatanmencemari cache FRM tidakmengambil data atribut yang tidakberguna, FRM tidakakanmencemari cache dengannilai-nilaiatributtidakterlibat. maka FRM lebihbaikdibandingkan NSM dalamhalpemanfaatan cache

24. Flexible Retrieval Model (FRM) ? Seleksidanproyeksidenganstrukturindeks Karena indexing dapatmempercepat query, akandibahasbagaimanamemprosesketikastrukturindeksdigunakan. Kita dapatmenerapkanstrukturindeks yang adadengansedikitperubahanpada node indeks. Dalampenyimpanan MEMS, lokasisebuah record diidentifikasiolehkoordinat tip sector danposisidari record padagrup tip sector. Setiap record memilikiukuran yang samauntukmemfasilitasiakses record dalambentukkolom, data yang sesuaidengankelompok tip sector dapatdibagikedalamseldanmasing-masingmengandungsatu record Pada gambar Setiap tip sector dgn koordinat yang sama mempunyai 3 record maka Grup tersebut dapat dibagi menjadi 3 kolom. Terdapat 6 baris tip sector dgn koordinat sama. Maka record manapun dapat diidentifikasikan dengan 4 nilai yaitu : Koordinat (x dan y) dari tip sector atau penomoran baris R dan penomoran baris kolom C , dimana R dan C menunjukan posisi record pada tip sector. Berdasarakan penelitian indexing, FRM memiliki kinerja lebih baik dari NSM dan PAX dalam hal penggunaan memori, kinerja Cache , dan konsumsi I / O Dalam FRM, semua diambil catatan memenuhi predikat dan hanya berisi nilai-nilai diproyeksikan atribut. The logical layout of records in a group of tip sectors

25. Flexible Retrieval Model (FRM) ? Join Operation Join Operation adalahsalahsatuoperasi yang paling pentingdandigunakanuntukmenggabungkaninformasidariduaataulebihrelasi. Dikarenakankonsumsi I / O sangatbesarpada Join Operation. Beberapaalgoritma Joint Operation diusulkan, seperti nested join, merge join, sort join, hash-join, danindexbased join. indexbased join dinilai paling efisiendalam join operation. Dalamhalini FRM menggunakanIndexbased join dimanadinilai paling efisien. A,B,C adalah single attribut R(A,B) ∞ S (B ,C) Dalam gambar : B mewakili Indexes R mewakili Relationship S mewakili Join Operation. Algoritma Join operation dalam FRM dapat mengambil nilai B dari R dan S untuk membuat indexes pada B. Joins using sorted indexes

26. Flexible Retrieval Model (FRM) ? Variable Length Record Dalam database relasional, sebuah record terdiridari record header, Values fixed-length attributes, variable-length attributes . Header record digunakanuntukmenyimpan meta data daricatatan, sepertipointer keskema yang sesuaicatatansepertiwaktumodifikasi, danpanjang record . Beberapasistem database komersialmenggunakanpenempatan record yang sama. DB2 menggunakandua byte untukmenyimpanukurannilairiildarivariable-length attributes. Pada Oracle record disusunsedemikianrupasehinggasemuaatributdiperlakukansebagaivariabel-lenghtdansetiapnilaiatributterkaitdengan tag untukmenunjukkanpanjangnya. Pada FRM atribut yang samaakandialokasikankenomor yang berbedadari tip region tergantungpada Variable Length Record (panjang variable dari record).

27. Flexible Retrieval Model (FRM) ? Evaluasi FRM dengan Dataset Sintetik Dalamevaluasiinimenggunakanneksperimenuntukmenganalisapenggunaanmemoridanperforma I/O sertapemanfaatan Cache dari FRM denganperbandingan NSM dan PAX. Padaevaluasiinitidakmenggunakan DSM dikarenakan PAX performanyalebihdibandingkandengan DSM. Denganmenggunakan dataset yang mempunyai 1,28 juta Record yang terdiridari 8 byte attribut. Query SELECT A1, A2, . . . , An from R where A1 > Bound; Dimana Ai adalahattributdari relation R. Karena FRM tidakmenggambilattribut yang dianggaptidakberguna, makaperformadari cache tidakakanterpengaruhdariposisi A1, A2, . . . , An pada query tsbt. Begitu pula dengan PAX, berbedadengan NSM query tersebutsanganmempenngaruhipadaperforma cache.

28. Flexible Retrieval Model (FRM) ? Penggunaan Memory Secaraumum, hubunganantaraatribut n dan query yang melibatkanatribut m (dimana m ≤ n), PendekatanpenghematanMemoridari FRM adalah (the size of m attributes/the size of n attributes) × M. Dimana M : memory yang terpakaidari NSM dan PAX. Apabiladalam query untuk R melibatkan 1 attribut, FRM dapatmenghemat 93,75% ((1-(1x8)/(16x8x100%) daripenggunaan memory yang digunakan NSM dan PAX.

29. Flexible Retrieval Model (FRM) ? Performa I/O Didalam media penyimpananberbasis MEMS , denganrumuspengambilandenganpersamaanwaktu : timeservice = timeseek + timetransfer. Dikarenkanseluruh data darirelasiditempatkansecaraberurutandidalam media penyimpananmakakitadapatkan : timeseek = timetrackswitchtime= timesettletime+ timeturnaround. Dalammoteode NSM dan PAX, banyaknya record didalamsebuahhalamanatau logical block adalahsama, sehinggamerekamempunyaiwaktu I/O yang sama. Sedangkandalam FRM relasiditempatkandi unit dalam tip sector. Setiapattributtersebarmelalui tip sector. Logical block berisi 512 bytes yang disimpanpada 64 tip sector . Jumlah tip yang dapatdiaktifkanbersamaanadalah 1280, makamasing – masingdapatmengambil 20 logical block. Denganjumlahcatatan 1.280.000 dansetiap record adalah 16 x 8 byte, jadi R berisidari 320.000 halaman, yang dapatdiproses 16.000 (320.000/20). Dan setiapprosesdapatdijalankandalamwaktu 0,12 ms. Total daritimetransferdalamrelari R adalah : Time transfer = 16.000/o.129 = 2024 ms.

30. Flexible Retrieval Model (FRM) ? Performa I/O Dan untukperhitungan time seekDitiap tip sector terdapat 2000 x 2000 bit. Karenabeberapa bit digunakanuntukkoreksikesalahan, makasetiapkolomdapatmemiliki tip sector 22 yang terdiridari 8-byte. Karenabeberapa bit yang digunakanuntukkoreksikesalahan, makasetiapkolomdapatmemiliki tip sector sebanyak 22 masingmasing 8-byte. Tip region terdiridari 80 × 80 tips. Dengandemikianmasing-masingkolom tip region dapatmemiliki 1.760 (80 × 22) tip sector. Maka Relasi R dapat memproses 16.000 x 1280 tip sector. Ini dikarenakan maksimum dari tip yang dapat dijalankan bersamaan adalah 1280, dan data diakses dalam sumbu Y. Kita dapat menggunakan 16 baris pertama (16 × 80 = 1280) kolom tip region untuk R. Jadi nomor kolom nc di tip region adalah : nc = [16, 000 × 1280/(1760 × 16)]= 728. timeseek = 728 × 0.275 = 200.2 ms.

31. Flexible Retrieval Model (FRM) ? Analisisdari Performa Cache Dalammemoriutama, skemapenempatan data hanyamempengaruhialiran data darimemoriutamakeprosesor, yang dievaluasiolehkesalahanpada cache. Jadi,disinidilakukanpercobaanuntukmembandingkanperforma cache darimetode NSM, PAX, dan FRM. Disinidijelaskanmengenarieksperimental yang telahdisesuaikan. Makadapatdilaporkanhasildaripercobaanberdasarkanpadaderajat yang berbedadariselektivitasdanProjektivitas. Eksperimendilakuandengansistempenritum II Celeron 433 x 2 processor. Komputerinimempunyai 2 level cache. Cache L1 terdiridari 16 Kb dengan 32 byte long cache.

32. Flexible Retrieval Model (FRM) ? Analisisdari Performa Cache Denganmengeksekusi query dari 3 metode, denganvariasidarinilaiatribut, danmengubahnilai Bound untukmengontrolselektivitas. Denganmenggunakann 1 attributmakadidapathasildarimetode NSM, PAX dan FRM padagambar. Data cache penalty of NSM/PAX/FRM with one selected attribute

33. Flexible Retrieval Model (FRM) ? Analisisdari Performa Cache Denganmengeksekusi query dari 3 metode, denganmenggunakan 2 attributmakadidapathasildarimetode NSM, PAX dan FRM padagambar. Paxmemilikiperformalebihbaik. Data cache penalty of NSM/PAX/FRM with 2 selected attribute

34. Flexible Retrieval Model (FRM) ? Analisisdari Performa Cache Denganmengeksekusi query dari 3 metode, denganmenggunakan 13 attributmakadidapathasildarimetode NSM, PAX dan FRM padagambar. Disinidapatdilihatbahwa FRM mempunyaiperforma yang lebihbaikdibandingkan NSM dan PAX. Data cache penalty of NSM/PAX/FRM with 13 selected attribute

35. Flexible Retrieval Model (FRM) ? Analisisdari Performa Cache Dan dalameksperimen yang dilakukanuntukmengevaluasirelasiantaraperforma cache denganhasil . Dimana selectivity dirubah 100% danjumlahattibut yang terlibatdirubah. Disinidapatdilihatbahwa FRM dan PAX mempunyaiperforma yang samauntukperformadari cache. Data cache penalty of NSM/PAX/FRM with selectivity = 100%

36. Flexible Retrieval Model (FRM) ? Analisis dari Performa Cache Data cache penalty of NSM/PAX/FRM with selectivity = 50% Data cache penalty of NSM/PAX/FRM with selectivity = 10%

37. Flexible Retrieval Model (FRM) ? Evaluasi FRM denganmenggunakan Benchmark Disiniakandibandingkan PAX, NSM, dan FRM dalamhalpenggunaanwaktu I/O, denganmenggunakanrelasi LINEITEM, ORDERS dan PART yang terlibatdalam query Q1, Q6, Q12 dan Q16. Disinimenggunakan prototype dari CMU CHIPS

38. Flexible Retrieval Model (FRM) ? Performa dengan Query Query disinimelibatkanoperasidalam select, aggregation, groupbydan order dalamtabel LINEITEM. Dimanaterdapat 1.2 juta record. Dan semua record ditempatkansecaraberurutan. nc= [20, 000 × 1280/(1760 × 16)] = 910. Hasil dari metode NSM, PAX dan FRM

39. Flexible Retrieval Model (FRM) ? Performa dengan Query Padaeksperimenberikutnnyaberdasarkanindexi-based join. Dimana FRM memilikiperforma I/O jauhlebihbaikdari NSM dan PAX. Bahkanlebihbaiklagidari FRM hash join. Hasil dari metode NSM, PAX dan FRM denganindexing.

40. Flexible Retrieval Model (FRM) ? Kesimpulan • MEMS dinilai lebih murah untuk biaya pembuatan dengan kapasitas penyimpanan yanng jauh lebih besar. • Mems merupakan kemajuann dari teknologi nano. • MEMS memiliki kelebihan karena dapat membaca array dengan koordinat sumbu (x,y) • MEMS memiliki sistem yang dapat di terapkan pada workload yang ada yaitu OLAP dan OLTP. • MEMS dapat diimplementasikan pada berbagai metode penyimpanan (NSM, DSM dan PAX) • Mems memiliki performa kinerja I/O yang jauh lebih baik dibandingkan metode penyimpanan lainya. • MEMS memiliki performa cache dengan baik dibandingkan dengan metode lainya. • Metode MEMS telah dibuktikan dapat bekerja pada query dengan join operation dan tetap lebih baik dari NSM dan PAX. =================== Selesai ========================