Pages

Subscribe:

Minggu, 22 April 2012

Computer

 Komputer adalah sebuah mesin hitung elektronik yang secara cepat menerima informasi masukan digital dan mengolah informasi tersebut menurut seperangkat instruksi yang tersimpan  dalam komputer tersebut dan menghasilkan keluaran informasi yang dihasilkan setelah diolah.  Daftar perintah tersebut dinamakan program komputer dan unit penyimpanannya adalah memori  komputer.

Dalam bentuk yang paling sederhana komputer terdiri dari lima bagian utama yang  mempunyai fungsi sendiri-sendiri. Unit-unit tersebut adalah: masukan, memori, aritmetika dan  logika, keluaran dan control.
Unit masukan menerima informasi yang yang dikodekan dari operator manusia lewat  alat-alat elektromekanik seperti papan ketik pada suatu terminal video, atau dari komputer- komputer lain lewat jalur komunikasi digital. Informasi yang diterima dan disimpan dalam  memori untuk  dipergunakan kelak, atau langsung diolah oleh rangkaian aritmetika dan logika  untuk melaksanakan operasi yang diinginkan. Langkah-langkah pengolahan ditentukan oleh  program yang disimpan dalam memori. Akhirnya hasil-hasil yang diperoleh dikirimkan kembali  keluar melalui unit keluaran. Seluruh kegiatan ini dikoordinasi oleh unit kontrol.
Organisasi Komputer
Organisasi Komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit–unit operasional dan interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan aspek  arsitekturalnya. Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware, perangkat antarmuka,  teknologi memori, sistem memori, dan sinyal–sinyal kontrol. 
Arsitektur Komputer lebih cenderung pada kajian atribut–atribut sistem komputer yang  terkait dengan seorang programmer. Contohnya, set instruksi, aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O. 
Sebagai contoh apakah suatu komputer perlu memiliki instruksi pengalamatan pada  memori merupakan masalah rancangan arsitektural. Apakah instruksi pengalamatan tersebut akan diimplementasikan secara langsung ataukah melalui mekanisme cache adalah kajian organisasional.
Struktur Komputer
Komputer adalah sebuah sistem yang berinteraksi dengan cara tertentu dengan dunia luar.
Interaksi dengan dunia luar dilakukan melalui perangkat peripheral dan saluran komunikasi.  Dalam buku ini akan banyak dikaji seputar struktur internal komputer. terdapat empat struktur utama:
·         Central Processing Unit (CPU), berfungsi sebagai pengontrol operasi komputer dan  pusat pengolahan fungsi – fungsi komputer. Kesepakatan, CPU cukup disebut sebagai processor (prosesor) saja. 
·         Memori Utama, berfungsi sebagai penyimpan data.   I/O, berfungsi memindahkan data ke lingkungan luar atau perangkat lainnya.   System Interconnection, merupakan sistem yang menghubungkan CPU, memori utama  dan I/O.
Komponen yang paling menarik namun paling kompleks adalah CPU. dengan struktur utamanya adalah :
·         Control Unit, berfungsi untuk mengontrol operasi CPU dan mengontrol komputer secara
keseluruhan. 
·         Arithmetic And Logic Unit  (ALU), berfungsi untuk membentuk fungsi – fungsi  pengolahan data komputer. 
·         Register, berfungsi sebagai penyimpan internal bagi CPU. 
·         CPU Interconnection, berfungsi menghubungkan seluruh bagian dari CPU.

Fungsi Komputer
Fungsi dasar sistem komputer adalah sederhana seperti  dibawah ini  prinsipnya terdapat empat buah fungsi operasi, yaitu : 
·         Fungsi Operasi Pengolahan Data  
·         Fungsi Operasi Penyimpanan Data
·         Fungsi Operasi Pemindahan Data
·         Fungsi Operasi Kontrol    
Komputer harus dapat memproses data. Representasi data di sini bermacam–macam,  akan tetapi nantinya data harus disesuaikan dengan mesin pemrosesnya. Dalam pengolahan data, komputer memerlukan unit penyimpanan sehingga diperlukan suatu mekanisme penyimpanan data. Walaupun hasil komputer digunakan saat itu, setidaknya komputer memerlukan   penyimpanan untuk data prosesnya. Dalam interaksi dengan dunia luar sebagai fungsi  pemindahan data diperlukan antarmuka (interface), proses ini dilakukan oleh unit Input/Output  (I/O) dan perangkatnya disebut peripheral. Saat interaksi dengan perpindahan data yang jauh atau  dari remote device, komputer melakukan proses komunikasi data.
Sejarah Singkat Komputer
2.1.1 Generasi Pertama : Tabung Vakum (1945 – 1955) 
ENIAC
ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), pada tahun 1946 dirancang dan dibuat
oleh John Mauchly dan John Presper Eckert di Universitas Pennsylvania merupakan komputer  digital elektronik untuk kebutuhan umum pertama di dunia. ENIAC dibuat di bawah lembaga Army’s Ballistics Research Laboratory (BRL). Sebuah badan yang bertanggung jawab dalam  pembuatan jarak dan tabel lintasan peluru kendali senjata baru. Sebelumnya tugas ini dilakukan  oleh kurang lebih 200 personil dengan menggunakan kalkulator untuk menyelesaikan persamaan matematis peluru kendali yang memakan waktu lama. 
ENIAC mempunyai berat 30 ton, bervolume 15.000 kaki persegi, dan berisi lebih dari  18.000 tabung vakum. Daya listrik yang dibutuhkan sebesar 140 KW. Kecepatan  operasi  mencapai 5.000 operasi penambahan per detik. ENIAC masih merupakan mesin  desimal, representasi data bilangan dalam bentuk desimal dan arimetiknya dibuat dalam bentuk desimal.  Memorinya terdiri atas 20 akumulator, yang masing – masing akumulatornya mampu  menampung 10 digit desimal. Setiap digit direpresentasikan oleh cincin yang terdiri atas 10 buah  tabung vakum. Kekurangan utama mesin ini adalah masih manual pemrogramannya, yaitu  dengan menyetel switch – switch, memasang dan menanggalkan kabel – kabelnya. ENIAC  selesai pada tahun 1946 sejak proposal diajukan tahun 1943, sehingga tahun 1946 merupakan gerbang bagi zaman baru komputer elektronik
John Van Neumann seorang ahli matematika  yang merupakan konsultan pembuatan ENIAC  pada tahun 1945 mencoba memperbaiki  kelemahan ENIAC dengan rancangan  komputer barunya, bernama  EDVAC  (Electronic Discrete Variable Computer)  dengan konsep program tersimpan (stored-program concept) 
Tahun 1946 komputer dengan  stored-program concept  dipublikasikasikan, yang  kemudian di kenal dengan Komputer IAS (Computer of Institute for Advanced Studies). Struktur  komputer IAS terlihat pada gambar 2.1. Komputer ini terdiri :   
• Arithmetic Logic Unit (ALU), untuk mengolah data binner. 
• Control Unit, untuk melakukan interpretasi instruksi – instruksi di dalam memori  sehingga adanya eksekusi instruksi tersebut. 
• I/O, untuk berinteraksi dengan lingkungan luar..
Struktur detail komputer IAS menjelaskan  bahwa baik unit kontrol maupun ALU berisi lokasi – lokasi penyimpanan, yang disebut register, yaitu : 
• Memory Buffer Register (MBR), berisi sebuah word yang akan disimpan di dalam memori atau
digunakan untuk menerima word dari memori. 
• Memory Address Register (MAR), untuk menentukan alamat word di memori untuk dituliskan  dari MBR atau dibaca oleh MBR. 
• Instruction Register (IR), berisi instruksi 8 bit kode operasi yang akan dieksekusi. 
• Instruction Buffer Register (IBR), digunakan untuk penyimpanan sementara instruksi sebelah  kanan word di dalam memori. 
• Program Counter (PC), berisi alamat pasangan instruksi berikutnya yang akan diambil dari  memori. 
• Accumulator (AC) dan Multiplier Quotient (MQ), digunakan untuk penyimpanan sementara  operand dan hasil ALU. Misalnya, hasil perkalian 2 buah bilangan 40 bit adalah sebuah  bilangan 80 bit; 40 bit yang paling berarti (most significant bit) disimpan dalam AC dan 40 bit  lainnya (least significant bit) disimpan dalam MQ. 
IAS beroperasi secara berulang membentuk  siklus instruksi. Komputer IAS memiliki 21  instruksi, yang dapat dikelompokkan seperti berikut ini : 
• Data tranfer, memindahkan data di antara memori dengan register – register ALU atau antara
dua register ALU sendiri. 
• Unconditional branch, perintah – perintah eksekusi percabangan tanpa syarat tertentu. 
• Conditional branch, perintah – perintah eksekusi percabangan yang memerlukan syarat tertentu
agar dihasilkan suatu nilai dari percabangan tersebut. 
• Arithmetic, kumpulan operasi – operasi yang dibentuk oleh ALU. 
• Address Modify, instruksi – instruksi yang memungkinkan pengubahan alamat saat di komputasi
sehingga memungkinkan fleksibilitas alamat yang tinggi pada program.
Komputer Komersial
Tahun 1950 dianggap sebagai tahun kelahiran industri komputer dengan munculnya 2 buah perusahaan  yang saat itu mendominasi pasar, yaitu Sperry dan IBM. 
Tahun 1947, Eckert dan Mauchly mendirikan Eckert-Mauchly Computer Corporation
untuk memproduksi komputer secara komersial. Komputer pertama yang mereka hasilkan adalah  UNIVAC I (Universal Automatic Computer). UNIVAC I menjadi tulang punggung penghitungan  sensus tahun 1950 di USA. 
UNIVAC II yang memiliki kapasitas memori lebih besar dan kinerja yang lebih baik  diluncurkan tahun 1950. Mulai saat itu perusahaan telah mengembangkan produk – produk baru  yang kompatibel dengan produk sebelumnya sehingga pangsa pasar konsumen mereka tetap  terjaga menggunakan produknya. 
IBM pun tidak mau kalah dengan mengeluarkan produk mereka yang akhirnya  mendominasi pangsa pasar bisnis saat ini. Seri IBM pertama adalah seri 701 tahun 1953 dan terus  berkembang menjadi lebih baik hingga sekarang. 
2.1.2 Generasi Kedua : Transistor (1955 – 1965) 
Sejak pesatnya teknologi semikonduktor hingga menghasilkan komponen transistor  membawa perubahan besar pada dunia komputer. Komputer era ini tidak lagi menggunakan  tabung vakum yang memerlukan daya operasional besar, tabung – tabung itu  digantikan  komponen kecil bernama transistor. Konsumsi daya listrik amat kecil dan bentuknyapun relatif  kecil. 
Transistor ditemukan di Bell Labs pada tahun 1947 dan tahun 1950 telah meluncurkan  revolusi elektronika modern. IBM sebagai perusahaan pertama yang meluncurkan produk  komputer dengan transistor sehingga tetap mendominasi pangsa pasar komputer. NCR dan RCA  adalah perusahaan yang mengembangkan komputer berukuran kecil saat itu, kemudian diikuti  IBM dengan mengeluarkan seri 7000-nya. 
Dengan adanya transistor membuat hardware komputer saat itu makin cepat prosesnya , Memori makin besar kapasitasnya namun makin kecil bentuknya. Generasi dua  ini juga terdapat perubahan perkembangan pada ALU yang makin kompleks, lahirnya bahasa  pemrograman tingkat tinggi maupun tersedianya software sistem operasi. 
Generasi kedua juga ditandai munculnya Digital Equipment Corporation (DEC) tahun  1957 dan meluncurkan komputer pertamanya, yaitu PDP 1. Komputer ini sangat penting bagi  perkembangan komputer generasi ketiga.   
IBM 7094 
Komputer ini diluncurkan tahun 1962. Kemajuan IBM 7094 adalah adanya Instruction Backup
Register (IBR) yang berfungsi membeffer instruksi berikutnya, efeknya komputer akan lebih  cepat prosesnya. Unit kontrol mengambil dua word yang berdampingan dari memori untuk  sebuah pengambilan instruksi, kecuali bila terjadi percabangan. Kemajuan IBM 7094 lainnya adalah adanya multiplexor untuk memultiplex data channel  (saluran data). Multiplexor berfungsi sebagai sentral switch data yang akan diproses dalam CPU.
 Generasi Ketiga : Integrated Circuits (1965 – 1980) 
Pada tahun 1958 terjadi revolusi elektronika kembali, yaitu ditemukannya integrated  circuit (IC) yang merupakan penggabungan komponen – komponen elektronika dalam suatu  paket. Dengan ditemukan IC ini semakin mempercepat proses komputer, kapasitas memori makin  besar dan bentuknya semakin kecil. 
IBM System/360 
Tahun 1964 dikeluarkan IBM System/360 yang telah menggunakan teknologi IC. Dalam satu
dekade IBM menguasai 70% pasaran komputer. 
Sistem 360 merupakan kelompok komputer pertama yang terencana. Banyak model dalam arsitektur 360 ini dan saling kompatibel. Hal ini sangat menguntungkan konsumen, karena  konsumen dapat menyesuaikan dengan kebutuhan maupun harganya. Pengembangan (upgrading)  dimungkinkan dalam komputer ini. Karakteristik komputer kelompok ini adalah : 
•  Set Instruksi Mirip atau Identik, dalam kelompok komputer ini berbagai model yang
dikeluarkan menggunakan set instruksi yang sama sehingga mendukung kompabilitas sistem
maupun perangkat kerasnya.
• Sistem Operasi Mirip atau Identik, ini merupakan feature yang menguntungkan konsumen
sehingga apabila kebutuhan menuntut penggantian komputer tidak kesulitan dalam sistem
operasinya karena sama.
• Kecepatan yang meningkat, model – model yang ditawarkan mulai dari kecepatan rendah
sampai kecepatan tinggi untuk penggunaan yang dapat disesuaikan konsumen sendiri.
• Ukuran Memori yang lebih besar, semakin tinggi modelnya akan diperoleh semakin besar
memori yang digunakan.
• Harga yang meningkat, semakin tinggi modelnya maka harganya semakin mahal.
DEC PDP-8
Pada tahun yang sama saat IBM mengeluarkan System/360, DEC meluncurkan DEC PDP-8.  Komputer ini memiliki keunggulan bentuknya yang kecil sehingga sangat fleksibel digunakan.   PDP-8 juga memiliki varian – varian yang modelnya sama dengan IBM System/360 untuk  menyesuaikan kebutuhan pelanggannya. Dengan hadirnya PDP-8 ini membawa DEC sebagai  perusahaan menyuplai komputer mini terbesar membawa DEC sebagai pabrik komputer terbesar .
kedua setelah IBM. 
Arsitektur PDP-8 sangat berbeda dengan IBM terutama bagian sistem  bus. Pada  komputer ini menggunakan omnibus system. Sistem ini terdiri atas 96 buah lintasan sinyal yang  terpisah, yang digunakan untuk membawa sinyal – sinyal kontrol, alamat maupun data. Karena  semua komponen menggunakan jalur bus ini maka penggunaannya dikontrol oleh CPU.  Arsitektur bus seperti PDP-8 ini nantinya digunakan oleh komputer – komputer modern  selanjutnya.
1.1.4 Generasi Keempat : Very Large Scale Integration (1980 - ????) 
Era keempat perkembangan genarasi komputer ditandai adanya VLSI. Paket VLSI dapat menampung 10.000 komponen lebih per kepingnya dengan kecepatan operasi mencapai 100juta
operasi per detiknya. Gambar 2.7 mengilustrasikan perkembangan mikroprosesor Pentium  terhadap jumlah transistor per kepingnya. 
Masa – masa ini diawali peluncuran mikroprosesor Intel seri 4004. Mikroprosesor 4004 dapat menambahkan dua bilangan 4 bit dan hanya dapat mengalikan dengan cara pengulangan
 penambahan. Memang masih primitif, namun mikroprosesor ini tonggak perkembangan  mikroprosesor – mikroprosesor canggih saat ini. Tidak ada ukuran pasti dalam melihat  mikroprosesor, namun ukuran  terbaik adalah lebar bus data : jumlah bit data yang dapat dikirim – diterima mikroprosesor. Ukuran lain adalah jumlah bit dalam register. 
Tahun 1972 diperkenalkan dengan mikroprosesor 8008 yang merupakan mikroprosesor 8 bit. Mikroprosesor ini lebih kompleks instruksinya tetapi lebih cepat prosesnya dari  pendahulunya. Kemudian Bells dan HP menciptakan mikroprosesor 32 bit pada 1981, sedangkan  Intel baru mengeluarkan tahun 1985 dengan mikroprosesor 80386. 
Perancangan Kinerja 
Kinerja sebuah sistem komputer merupakan hasil proses dari seluruh komponenkomputer, yang melibatkan CPU, memori utama, memori sekunder, bus, peripheral. Dari segi  perkembangan program aplikasipun sangat menakjubkan. Aplikasi dekstop yang hampir dimiliki semua sistem komputer saat ini meliputi : 
• Pengolahan citra 
• Pengenalan voice atau pembicaraan 
• Video conference 
• Mulitimedia 
• Transfer data 
Yang menakjubkan lagi adalah dari sudut pandang organisasi dan arsitektur komputer  saat ini adalah mirip dengan komputer IAS yang dibuat sekitar 50 tahun lalu, namun  perkembangan dan kecanggihannya dapat kita rasakan sekarang ini. Peningkatan kinerja  mikroprosesor ini terus berlanjut tidak kenal henti dengan berbagai teknik yang telah  dikembangkan, diantaranya : 
• Branch Prediction, teknik dimana prosesor memungkinkan mengamati terlebih dahulu di     dalam software dan melakukan prediksi percabangan atau kelompok instruksi yang akan dieksekusi
berikutnya. 
• Data Flow Analysis, prosesor akan menganalisa instruksi – instruksi yang tidak tergantung pada
hasil atau data lainnya untuk membuat penjadwalan yang optimum dalam eksekusi. 
• Speculative Execution, dengan modal prediksi cabang dan analisis data, maka prosesor dapat
melakukan eksekusi spekulatif terlebih dahulu sebelum waktunya.
 Perkembangan mikroprosesor, dilihat dari kapasitas operasi dan kecepatannya sangatlah  pesat. Perkembangan mikroprosesor ini sulit diimbangi oleh komponen lainnya semisal memori.  Hal ini menimbulkan masalah kesenjangan dan kurang sinkronnya operasi antar komponen.  Perhatikan laju perkembangan prosesor dibandingkan memori utama seperti terlihat pada gambar  2.8. Organisasi dan arsitektur komputer yang handal sangat diperlukan untuk mengatasi persoalan  seperti ini.
Terdapat beberapa metode untuk mengatasi masalah perbedaan kecepatan operasi antara mikroprosesor dengan komponen lainnya, diantaranya : 
• Meningkatkan jumlah bit yang dicari pada suatu saat tertentu dengan melebarkan DRAM dan
melebarkan lintasa sistem busnya. 
• Mengubah antarmuka DRAM sehingga lebih efisien dengan menggunakan teknik cache atau
pola buffer lainnya pada keping DRAM. 
• Meningkatkan bandwidth interkoneksi prosesor dan memori dengan penggunakan hierarki bus –  bus yang lebih cepat untuk buffering dan membuat struktur aliran data. 
 Bidang lain yang menjadi fokus kajian peningkatan kinerja sistem komputer adalah  penanganan perangkat – perangkat I/O. Masalah yang terjadi hampir sama dengan memori.  Teknik penyelesaian yang digunakan umumnya adalah teknik buffering dan caching. 
Target yang ingin dicapai dalam peningkatan kinerja adalah tercapainya keseimbangan  proses operasi antar komponen – komponen penyusun komputer sehingga menghasilkan kinerja komputer yang tinggi.

0 komentar:

Posting Komentar