v EVOLUSI ARSITEKTUR KOMPUTER
Membahas tentang evolusi arsitektur computer dan sejarah perkembangannya.
Arsitektur komputer dapat
didefinisikan dan dikategorikan sebagai ilmu dan sekaligus seni mengenai cara
interkoneksi komponen-komponen perangkat keras untuk dapat menciptakan sebuah
komputer yang memenuhi kebutuhan fungsional, kinerja, dan target biayanya.
Dalam bidang teknik komputer, arsitektur komputer adalah konsep perencanaan dan
struktur pengoperasian dasar dari suatu sistem komputer. Arsitektur komputer
ini merupakan rencana cetak-biru dan deskripsi fungsional dari kebutuhan bagian
perangkat keras yang didesain (kecepatan proses dan sistem interkoneksinya).
Dalam hal ini, implementasi perencanaan dari masing–masing bagian akan lebih
difokuskan terutama, mengenai bagaimana CPU akan bekerja, dan mengenai cara
pengaksesan data dan alamat dari dan ke memori cache, RAM, ROM, cakram keras,
dll).
Di antara demikian banyak pemahaman
tentang arsitektur, arsitektur dikenal juga sebagai suatu tradisi yang
berkembang. Dari waktu ke waktu wajah arsitektur selalu mengalami perubahan.
Hal-hal yang mempengaruhi perkembangan dan pengembangan arsitektur tidak hanya
berupa keadaan eksternal, tetapi juga keadaan internal. Disini kita membahas
mengenai evolusi arsitektur pada komputer. Arsitektur dari komputer sendiri
merupakan suatu susunan atau rancangan dari komputer tersebut sehingga membentuk
suatu kesatuan yang dinamakan komputer. Komputer sendiri berevolusi dengan
cepat mulai dari generasi pertama hingga sekarang. Evolusi sendiri didasarkan
pada fungsi atau kegunaanya dalam kehidupan. Evolusi pada komputer sendiri ada
karena keinginan atau hal yang dibutuhkan manusia itu sendiri. Sekarang ini
komputer sudah dapat melakaukan perintah yang sulit sekalipun tidak seperti
dulu yang hanya bisa melakukan yang sederhana saja. Itulah yang dinamakan
evolusi arsitektur yaitu perubahan bentuk juga fungsi dan kemampuannya.
Arsitektur dari computer sendiri
merupakan suatu susunan atau rancangan dari computer tersebut sehingga
membentuk suatu kesatuan yang di namakan computer. Computer sendiri berevolusi
dengan cepat mulai dari generasi pertama hingga sekarang.
Ada beberapa klasifikasi arsitektur
computer, disini saya akan menjelaskan 3 di antaranya:
1. Arsitektur Von Neumann
Arsitektur
von Neumann (atau Mesin Von Neumann) adalah arsitektur yang diciptakan oleh
John von Neumann (1903-1957). Arsitektur ini digunakan oleh hampir semua
komputer saat ini. Arsitektur Von Neumann menggambarkan komputer dengan empat
bagian utama: Unit Aritmatika dan Logis (ALU), unit kontrol, memori, dan alat
masukan dan hasil (secara kolektif dinamakan I/O). Bagian ini dihubungkan oleh
berkas kawat, “bus”.
2. Arsitektur RISC
RICS
singkatan dari Reduced Instruction Set Computer. Merupakan bagian dari
arsitektur mikroprosessor, berbentuk kecil dan berfungsi untuk negeset istruksi
dalam komunikasi diantara arsitektur yang lainnya. Reduced Instruction Set
Computing (RISC) atau “Komputasi set instruksi yang disederhanakan” pertama
kali digagas oleh John Cocke, peneliti dari IBM di Yorktown, New York pada
tahun 1974 saat ia membuktikan bahwa sekitar 20% instruksi pada sebuah prosesor
ternyata menangani sekitar 80% dari keseluruhan kerjanya. Komputer pertama yang
menggunakan konsep RISC ini adalah IBM PC/XT pada era 1980-an. Istilah RISC
sendiri pertama kali dipopulerkan oleh David Patterson,pengajar pada University
of California di Berkely.
3. Arsitektur CISC
Complex
instruction-set computing atau Complex Instruction-Set Computer (CISC)
“Kumpulan instruksi komputasi kompleks”) adalah sebuah arsitektur dari set
instruksi dimana setiap instruksi akan menjalankan beberapa operasi tingkat
rendah, seperti pengambilan dari memory, operasi aritmetika, dan penyimpanan ke
dalam memory, semuanya sekaligus hanya di dalam sebuah instruksi. Karakteristik
CISC dapat dikatakan bertolak-belakang dengan RISC.
Sebelum
proses RISC didesain untuk pertama kalinya, banyak arsitek komputer mencoba
menjembatani celah semantik”, yaitu bagaimana cara untuk membuat set-set
instruksi untuk mempermudah pemrograman level tinggi dengan menyediakan
instruksi “level tinggi” seperti pemanggilan procedure, proses pengulangan dan
mode-mode pengalamatan kompleks sehingga struktur data dan akses array dapat
dikombinasikan dengan sebuah instruksi. Karakteristik CISC yg “sarat informasi”
ini memberikan keuntungan di mana ukuran program-program yang dihasilkan akan
menjadi relatif lebih kecil, dan penggunaan memory akan semakin berkurang.
Karena CISC inilah biaya pembuatan komputer pada saat itu (tahun 1960) menjadi
jauh lebih hemat.
Memang
setelah itu banyak desain yang memberikan hasil yang lebih baik dengan biaya
yang lebih rendah, dan juga mengakibatkan pemrograman level tinggi menjadi
lebih sederhana, tetapi pada kenyataannya tidaklah selalu demikian. Contohnya,
arsitektur kompleks yang didesain dengan kurang baik (yang menggunakan
kode-kode mikro untuk mengakses fungsi-fungsi hardware), akan berada pada
situasi di mana akan lebih mudah untuk meningkatkan performansi dengan tidak
menggunakan instruksi yang kompleks (seperti instruksi pemanggilan procedure),
tetapi dengan menggunakan urutan instruksi yang sederhana.
Istilah
RISC dan CISC saat ini kurang dikenal, setelah melihat perkembangan lebih
lanjut dari desain dan implementasi baik CISC dan CISC. Implementasi CISC
paralel untuk pertama kalinya, seperti 486 dari Intel, AMD, Cyrix, dan IBM
telah mendukung setiap instruksi yang digunakan oleh prosesor-prosesor
sebelumnya, meskipun efisiensi tertingginya hanya saat digunakan pada subset
x86 yang sederhana (mirip dengan set instruksi RISC, tetapi tanpa batasan
penyimpanan/pengambilan data dari RISC). Prosesor-prosesor modern x86 juga telah
menyandikan dan membagi lebih banyak lagi instruksi-instruksi kompleks menjadi
beberapa “operasi-mikro” internal yang lebih kecil sehingga dapat
instruksi-instruksi tersebut dapat dilakukan secara paralel, sehingga mencapai
performansi tinggi pada subset instruksi yang lebih besar.
Ø Persfektif Historis
Secara
historis komputer mengalami beberapa perkembangan sejak pertama kali
diciptakan, yaitu :
1. 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.
2. 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.
3. 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
4. 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.
5. 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.
v 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 :
1.
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.
2.
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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
v 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.
Ø Tokoh Perkembangan Komputer
Dalam sejarah perkembangan komputer, deretan
tokoh berikut ini adalah mereka yang berjasa dalam pengembangan tersebut. Di
antaranya adalah Charles Babbage, Ada Augusta Byron, Herman Hollerith, Thomas
Watson, Bob Noyse dan Gordon Moore, Steven Jobs dan Steve Wozniak, Bill Gates
dan Paul Allen, Richard Stallman, Linus Torvalds. Berikut ini kita akan melihat
seperti apa jasa para tokoh tersebut:
v Charles Babbage
Seorang penemu dan ahli matematik yang lahir di
Inggris tahun 1791. Berhasil membuat model mesin yang dinamakan Difference
Engine dan merancang Analytical Engine. Di kenal dengan sebuatan Bapak Komputer
Modern (Father of the Modern Computer) karena dalam rancangannya Analytical
Engine mempunyai lima unsur yang terdapat pada komputer modern, yaitu:
·
Alat masukan (input
device).
·
Tempat penyimpanan data
yang akan diproses.
·
Alat pemrosesan.
·
Unit pengontrol
pengolahan
·
Alat keluaran (output
device)
v Augusta Byron
Dikenal sebagai programmer pertama (First
Computer Programmer) karena membantu mengembangkan instruksi untuk menjalankan
Analytical Engine.
v Herman Hollerith
Tahun 1886 membuat Tabulating Machine yang
digunakan untuk menghitung hasil sensus penduduk Amerika Serikat di tahun 1890
dengan cepat. Tahun 1896 mendirikan Tabulating Machine Company dan tahun 1924
melakukan merger dengan dua perusahaan lain dan membentuk International
Business Machines Corporation - IBM Co.
v Thomas Watson
Pada tahun 1924 – 1956, memimpin International
Business Machines (IBM) dan berhasil membawa IBM mendominasi pasar sebagai
pemasok mesin pengolah data dan mulai menjadi pengembang komputer ternama.
Sejak tahun 1981, IBM memasuki bisnis komputer mikro dengan memperkenalkan IBM
PC.
v Bob Noyce dan Gordon Moore
Tahun 1968 mendirikan Intel dan tahun 1971
memperkenalkan microprocessor pertama (4004).
v Steven Jobs dan Steve Wozniak
Tahun 1976 memperkenalkan Apple I, yaitu
komputer pertama dengan keyboard dan layar. Membentuk perusahaan Apple Computer
Inc. dan mengembangkan Apple II. Perusahaan Apple pertama kali mengembangkan
penggunaan mouse pada personal computer-nya di tahun 1983.
v Bill Gates dan Paul Allen
Sebagai pendiri perusahaan Microsoft. Tahun 1980
IBM memilih Microsoft untuk mengembangkan sistem operasi bagi IBM PC dan hasilnya
adalah sistem operasi yang dikenal dengan nama MS-DOS. Tahun 1990 perusahaan
Microsoft mendominasi pasar perangkat lunak (software) dengan semakin luasnya
penggunaan sistem operasi Microsoft Windows dengan berbagai program aplikasi
untuk keperluan bisnis, teknik, pendidikan, dan pribadi.
v Richard Stallman
Tahun 1984 mengawali proyek GNU (GNU’s Not
Unix), yaitu sistem operasi mirip Unix yang bersifat free software. Tahun 1985
mendirikan lembaga Free Software Foundation yang mensponsori pengembangan free
software.
v Linus Torvalds
Tahun 1991 mengembangkan sistem operasi Linux
yang kemudian disebarluaskan secara Open Source. Sistem operasi Linux banyak
diaplikasikan untuk server pada sistem jaringan.
Sumber:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar