EVOLUSI ARSITEKTUR KOPUTER
Komputer adalah barang yang umum dan sering kita temui saat ini.
Bahkan sekarang sudah hampir setiap orang, khususnya pelajar, mahasiswa dan
praktisi pendidikan sudah memiliki komputer sendiri. Komputer yang pada awalnya
dibuat sebagai alat bantu hitung kini berkembang dengan sangat pesat. Game,
software dan aplikasi – aplikasi digital kini dapat dilakukan dengan alat yang
disebut komputer ini. Bahkan sekarang ini dengan perkembangan internet,
komputer bisa menjadi alat mencari uang, transfer uang, media bisnis, komunitas
dan lain sebagainya. Dengan fungsinya yang begitu banyak dan penting, maka kini
komputer merupakan salah satu barang yang sangat dibutuhkan oleh sebagian besar
orang.
Persfektif Historis
Secara historis komputer mengalami beberapa perkembangan sejak
pertama kali diciptakan, yaitu :
Komputer Generasi Pertama (1946 – 1959)
Program hanya dapat dibuat dengan bahasa mesin (Machine Language).
Menggunakan konsep stored-program dengan memori utamanya adalah
magnetic core storage .
Contoh dari komputer generasi pertama, adalah :
ENIAC (Elektronic Numerical Integrator And Calculator) dimulai
tahun 1942.
HARDVARD MARK II dibuat pada bulan juli tahun 1947 dan mempunyai
kemampuan 12 kali lebih besar daripada HARDVARD MARK II.
Komputer Generasi Kedua (1959 – 1964)
Komponen yang digunakan adalah transistor untuk sirkuitnya,
dikembangkan di Bell Laboratories oleh John Bordeen, William Shockley dan
Wolther Brattain pada tahun 1947.
Contoh dari komputer generasi kedua, adalah : IBM model 1620, IBM
model 1401, dll.
Komputer Generasi Ketiga (1946 – 1970)
Komponen yang digunakan adalah IC (Integrated Circuit) yang
berbentuk Hybrid Integrated Circuit dan Monolithic Integrated Circuit.
Contoh dari komputer generasi ketiga, adalah : IBM S/370 dan
UNIVAC 1106
Komputer Generasi Keempat (1970 – 1990)
Penggunaan Large Scale Integration (LSI) disebut juga dengan nama
Bipolar Large Scale Integration.
Dikembangkan komputer Mikro yang menggunakan Micro Processor dan
Semi Conductor yang berbentuk Chip untuk memori komputer generasi sebelumnya
masih menggunakan Magnetic Core Storage.
Komputer Generasi Kelima (mulai 1990-an)
Komputer ini sedang dalam pengembangan komponen yang digunakan
adalah VLSI (Very Large Scale Integration)
Teknologi yang kemungkinan bisa menggantikan Chips
Dapat menterjemahkan bahasa manusia dan manusia dapat
bercakap-cakap langsung dengan komputer.
Klasifikasi Arsitektur Komputer
Pada komputer terdapat berbagai klasifikasinya dalam hal apapun.
Setiap komputer tentunya memilik klasifikasi masing-masing. Disini membahas
mengenai klasifikasi arsitekturnya menurut Von Neumann dan Non Von Neumann.
Kriteria mesin Von Neumann :
Mempunyai subsistem hardware dasar yaitu sebuah CPU, sebuah memori
dan sebuah
I/O sistem.
I/O sistem.
Merupakan stored-program computer
Menjalankan instruksi secara berurutan
Mempunyai jalur (path) bus antara memori dan CPU
Pada tahun 1966, Flyyn mengklasifikasikan arsitektur komputer
berdasarkan sifatnya yaitu :
Jumlah prosesor
Jumlah program yang dapat dijalankan
Struktur memori
Menurut Flyyn ada 4 klasifikasi komputer :
SISD (Single Instruction Stream, Single Data Stream)
Satu CPU yang mengeksekusi instruksi satu persatu dan menjemput
atau menyimpan data satu persatu.
SIMD (Single Instruction Stream, Multiple Data Stream)
Satu unit kontrol yang mengeksekusi aliran tunggal instruksi,
tetapi lebih dari satu Elemen Pemroses.
MISD (Multiple Instruction Stream, Single Data Stream)
Mengeksekusi beberapa program yang berbeda terhadap data yang
sama. Ada dua kategori :
Mesin dengan Unit pemroses berbeda dengan instruksi yang berbeda
dengan data yang sama (sampai sekarang tidak ada mesin yang seperti ini).
Mesin, dimana data akan mengalir ke elemen pemroses serial.
MIMD (Multiple Instruction Stream, Multiple Data Stream)
Juga disebut multiprocessors, dimana lebih dari satu proses dapat
dieksekusi berikut terhadap dengan datanya masing-masing,
Kualitas Arsitektur Komputer
Kualitas arsitektur komputer merupakan suatu yang menentukan
komputer itu baik atau tidak. Komputer dikatakan baik jika memiliki kualitas
yang baik dalam hal apapun. Begitu juga komputer dikatakan tidak baik jika
komputer tersebut tidak dapat memenuhi apa yg diperintahkan atau diinginkan
pengguna. Hal yang dipenuhi inilah yang disebut dengan kualitas. Adapun
kualitas arsitektur komputer yaitu :
Generalitas
Generalitas adalah ukuran besarnya jangkauan aplikasi yang bisa
cocok dengan arsitektur. dan komputer yang terutama digunakan untuk aplikasi
bisnis menggunakan aritmetik decimal. Sistem umum memberikan dua jenis
aritmetik. Salah satu pembahasan utama oleh kalangan peneliti komputer selama
tahun 1980-an adalah persoalan bagusnya generalitas. Salah satu argumen
komersial dalam menerapkan generalitas adalah bahwa, karena ia menyebabkan
perancangan komputer menjadi sulit, perusahaan yang melakukan perancangan
tersebut bisa mengurangi peniruan rancangan oleh perusahaan lain.
Daya Terap
Daya terap (applicability) adalah pemanfaatan arsitektur untuk
penggunaan yang telah direncanakannya. Buku ini membahas komputer yang terutama
dirancang untuk satu dari dua area aplikasi utama : (1) aplikasi ilmiah dan
teknis dan (2) aplikasi komersil biasa. Aplikasi ilmiah dan teknis adalah
aplikasi yang biasanya untuk memecahkan persamaan kompleks dan untuk penggunaan
aritmetik floating point ekstensif.
Efisiensi
Efisiensi adalah ukuran rata-rata jumlah hardware dalam komputer
yang selalu sibuk selama penggunaannya biasa. Arsitektur yang efisien
memungkinkan (namun tidak memastikan) terjadinya implementasi yang efisien.
Salah satu sifat arsitektur yang efisien adalah bahwa ia secara relatif
cenderung sederhana. Karena untuk merancang sistem yang kompleks secara benar
begitu sulit, maka kebanyakan komputer mempunyai sebuah komputer inti (core
computer) efisien yang sederhana, yaitu CU.
Kemudahan Penggunaan
Kemudahan penggunaan arsitektur adalah ukuran kesederhanan bagi
programmer sistem untuk mengembangkan atau membuat software untuk arsitektur
tersebut, misalnya sistem pengoperasiannya atau compilernya. Oleh karena itu,
kemudahan penggunaan ini merupakan fungsi ISA dan berkaitan erat dengan
generalitas.
Daya Terap
Dua ukuran yang terakhir daya tempa dan daya kembang umumnya
berlaku untuk implementasi komputer dalam satu rumpun. Daya terap arsitektur
adalah ukuran kemudahan bagi perancang untuk mengimplementasikan komputer (yang
mempunyai arsitektur itu) dalam jangkauan yang luas. Pada Apple Macintosh atau
IBM PC AT, spesifIkasi arsitekturnya jauh lebih lengkap, sehingga semua
implementasi hampir sama.
Daya Kembang
Daya kembang (expandability) adalah ukuran kemudahan bagi
perancang untuk meningkatkan kemampuan arsitektur, misalnya kemampuan ukuran
memori maksimumnya atau kemampuan aritmetiknya. Dalam hal ini, daya kembang
juga berkaitan dengan jumlah CPU yang dapat digunakan oleh system secara
efektif. Barrier (penyangga) pada komputer yang mempunyai CPU lebih dari satu
umumnya tidak jelas. Jika programmer sistem mendapatkan kesulitan untuk
menyinkronkan CPU-CPU, rnisalnya, maka sinkronisasi ini secara efektif akan membatasi
jumlah CPU yang dapat digunakan sistem.
Keberhasilan Arsitektur Komputer
1 . Manfaat Arsitektural
Ada empat ukuran pokok yang menentukan keberhasilan
arsitektur, yaitu manfaat arsitekturalnya (architectural merit) :
Daya terap Sebaiknya, arsitektur ditujukan untuk aplikasi
yang telah ditentukan.
Daya tempa. Bila arsitekturlebih mudah membangunsistem yang
kecil, maka ia akan lebih baik.
Daya kembang. Lebih besar daya kembang arsitektur dalam daya
komputasi, ukuran memori, kapasitasI/O, dan jumlah
prosesor,maka ia kan lebih baik.
Kompatibilitas (daya serasi-pasang).
2. Keterbukaan Arsitektur
Arsitektur dikatakan open (terbuka) bila perancangnya
mempublikasikan spesifikasinya.
3. Keberadaan model pemrograman yang kompatibel don bisa dipahami.
Beberapa komputer yang berparalel tinggi begitu sulit untuk
digunakan, sehingga ia hanya menjadi daya tarik bagi para analis untuk
menemukan cara baru untuk menggunakannya.
4. Kualitas implementasi awal.
Ada beberapa komputer yang nampaknya merupakan mesin yang baik,
yang mempunyai software dan sifat operasional yang baik.
5. Kinerja Sistem
Kinerja sistem sebagian ditentukan oleh kecepatan komputer. Untuk
mengukur kinerja komputer, para arsitek menjalankan serangakian program yang
standart, yang disebut benchmark,pada komputer. Benchmark ini memungkinkan
arsitek untuk menentukan kecepatan relatif dari semua komputer yang menjalankan
benchmark tersebut dan menentukan kecepatan absolute dari tiap komputer.
Hasilnya bermanfaat bagi arsitek untuk melaporkan kinerja sistem dengan
menggunakan berbagai performance metrics (metrik kinerja).
6. Biaya Sistem
Bagian pokok dari biaya sistem computer adalah biaya peralatan
logika dasarnya, yang sangat bervariasi dari peralatan satu dengan yang
lainnya. beberapa aplikasi dengan metrik tersebut diperlukan adalah
:
Reliabilitas (keandalan) adalah sangat diperlukan oleh
computer yang digunakan untuk mengontrol penerbangan, mengontrol kearnanan
instalasi nuklir, atau kegiatan apa saja yang mempertaruhkan keselarnatan
manusia.
Kemudahan perbaikan khususnya penting bagi komputer yang
mempunyai jumlah komponen yang besar.
STRUKTUR DASAR DAN ORGANISASI KOMPUTER
1. Struktur
Dasar Komputer
Strukrur dasar komputer adalah suatu susunan yang
menggambarkan hubungan antar komponen dalam sebuah sistem komputer.
Suatu sistem komputer terdiri dari lima unit struktur dasar,
yaitu:
Unit masukan (Input Unit)
Unit kontrol (Control Unit)
Unit logika dan aritmatika (Arithmetic & Logical Unit /
ALU)
Unit memori/penyimpanan (Memory / Storage Unit)
Unit keluaran (Output Unit)
Control Unit dan ALU membentuk suatu unit tersendiri yang
disebut Central Processing Unit (CPU). Hubungan antar masing-masing unit yang
membentuk suatu sistem komputer dapat dilihat pada gambar berikut:
Data diterima melalui Input Device dan dikirim ke Memory. Di
dalam Memory data disimpan dan selanjutnya diproses di ALU. Hasil proses
disimpan kembali ke Memory sebelum dikeluarkan melalui Output Device. Kendali
dan koordinasi terhadap sistem ini dilakukan oleh Control Unit. Secara ringkas
prinsip kerja komputer adalah Input – Proses – Output, yang dikenal dengan
singkatan IPO.
Fungsi Utama dari masing-masing Unit akan dijelaskan berikut
ini:
Unit
Masukan (Input Unit)
Berfungsi untuk menerima masukan (input) kemudian membacanya
dan diteruskan ke Memory / penyimpanan. Dalam hubungan ini dikenal istilah
peralatan masukan (input device) yaitu alat penerima dan pembaca masukan serta
media masukan yaitu perantaranya.
Unit Kontrol (Control
Unit)
Berfungsi untuk melaksanakan tugas pengawasan dan
pengendalian seluruh sistem komputer. Ia berfungsi seperti pengatur rumah
tangga komputer, memutuskan urutan operasi untuk seluruh sistem, membangkitkan
dan mengendalikan sinyal-sinyal kontrol untuk menyesuaikan operasi-operasi dan
arus data dari bus alamat (address bus) dan bus data (data bus), serta
mengendalikan dan menafsirkan sinyal-sinyal kontrol pada bus kontrol (control
bus) dari sistem komputer. Pengertian mengenai bus dapat dilihat di bagian
bawah halaman ini.
Unit Logika &
Aritmatika (Arithmetical & Logical Unit)
Berfungsi untuk melaksanakan pekerjaan perhitungan atau
aritmatika & logika seperti menambah, mengurangi, mengalikan, membagi dan
memangkatkan. Selain itu juga melaksanakan pekerjaan seperti pemindahan data,
penyatuan data, pemilihan data, membandingkan data, dll, sehingga ALU merupakan
bagian inti dari suatu sistem komputer. Pada beberapa sistem komputer untuk
memperingan dan membantu tugas ALU dari CPU ini diberi suatu peralatan tambahan
yang disebut coprocessor sehingga khususnya proses perhitungan serta
pelaksanaan pekerjaan pada umumnya menjadi lebih cepat. Pengertian mengenai
coprocessor dapat dilihat di bagian bawah halaman ini.
Unit Memori /
Penyimpan (Memory / Storage unit)
Berfungsi untuk menampung data/program yang diterima dari
unit masukan sebelum diolah oleh CPU dan juga menerima data setelah diolah oleh
CPU yang selanjutnya diteruskan ke unit keluaran. Pada suatu sistem komputer
terdapat dua macam memori, yang penamaannya tergantung pada apakah alat
tersebut hanya dapat membaca atau dapat membaca dan menulis padanya. Bagian
memori yang hanya dapat membaca tanpa bisa menulis padanya disebut ROM (Read
Only Memory), sedangkan bagian memori yang dapat melaksanakan membaca dan
menulis disebut RAM (Random Access Memory).
Unit Keluaran (Output
Unit)
Berfungsi untuk menerima hasil pengolahan data dari CPU
melalui memori. Seperti halnya pada unit masukan maka pada unit keluaran
dikenal juga istilah peralatan keluaran (Output device) dan media keluaran
(Output media).
Organisasi Komputer mempelajari bagian yang terkait dengan
unit-unit operasional komputer dan hubungan antara komponen sistem komputer,
seperti teknologi hardware, sinyal kontrol, interface, teknologi memori.
2.
Organisasi Komputer
Organisasi Komputer mempelajari bagian yang terkait dengan
unit-unit operasional komputer dan hubungan antara komponen sistem komputer,
seperti teknologi hardware, sinyal kontrol, interface, teknologi memori.
Organisasi dasar dari sebuah komputer dapat ditunjukkan pada
blok diagram di bawah ini :
Keterangan :
CPU mengendalikan urutan dari semua pertukaran informasi
dalam komputer dan dengan dunia luar melalui unit I/O. Sedangkan unit memori
terdiri dari sejumlah besar lokasi yang menyimpan program dan data yang sedang
aktif digunakan CPU. Ketiga unit tersebut dihubungkan dengan berbagai macam
bus.
Bus adalah sekelompok kawat atau sebuah jalur fisik yang
berfungsi menghubungkan register-register dengan unit-unit fungsional yang
berhubungan dengan tiap-tiap modul. Informasi saling dipertukarkan di antara
modul dengan melalui bus.
Sumber :