Evolusi Arsitektur Komputer

Arsitektur komputer mempelajari atribut-atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer dan memiliki dampak langsung pada eksekusi logis sebuah program, contoh : set instruksi, jumlah bit yang digunakan untuk merepresentasikan bermacam-macam jenis data (misal bilangan, karakter), aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O. Arsitektur komputer dapat bertahan bertahun-tahun tapi organisasi komputer dapat berubah sesuai dengan perkembangan teknologi. Pabrik komputer memproduksi sekelompok model komputer, yang memiliki arsitektur sama tapi berbeda dari segi organisasinya yang mengakibatkan harga dan karakteristik unjuk kerja yang berbeda.

A.     Alat Hitung Tradisional
Yang muncul sekitar 5000 tahun yang lalu di Asia kecil dan masih digunakan di beberapa tempat hingga saat ini dapat dianggap sebagai awal mula mesin komputasi. Alat ini memungkinkan penggunanya untuk melakukan perhitungan menggunakan biji-bijian geser yang diatur pada
sebuah rak. Para pedagang di masa itu menggunakan abacus untuk
menghitung transaksi perdagangan.Seiring dengan munculnya pensil dan
kertas,terutama di Eropa,abacus kehilangan popularitasnya. Pada masa berikutnya,beberapa insinyur membuat penemuan baru lainnya.Vannevar Bush (1890-1974) membuat sebuah kalkulator untuk menyelesaikan persamaan differensial di tahun 1931.Mesin tersebut
dapat menyelesaikan persamaan differensial kompleks yang selama ini dianggap rumit oleh kalangan akademisi.Mesin tersebut sangat besar dan berat karena ratusan gerigi dan poros yang dibutuhkan untuk melakukan perhitungan.Pada tahun 1903, John V. Atanasoff dan Clifford Berry mencoba membuat komputer elektrik yang menerapkan aljabar Boolean pada sirkuit elektrik.

B. Komputer Generasi Pertama
Komputer Generasi pertama dikarakteristik dengan fakta bahwa instruksi operasi dibuat secara spesifik untuk suatu tugas tertentu. Setiap computer memiliki program kode-biner yang berbeda yang disebut "bahasa mesin" (machine language).Hal ini menyebabkan komputer sulit untuk diprogram dan membatasi kecepatannya. Ciri lain komputer generasi pertama adalah
penggunaan tube vakum (yang membuat komputer pada masa tersebut
berukuran sangat besar) dan silinder magnetik untuk penyimpanan data.

C. Komputer Generasi Ketiga

Pada tahun 1948,penemuan transistor sangat mempengaruhi perkembangan
komputer. Transistor menggantikan tube vakum di televisi, radio,dan
komputer.Akibatnya,ukuran mesin-mesin elektrik berkurang drastis.Transistor mulai
digunakan di dalam komputer mulai pada tahun 1956. Beberapa bahasa pemrograman mulai bermunculan pada saat itu. Bahasa pemrograman Common Business-Oriented Language (COBOL) dan Formula Translator (FORTRAN) mulai umum digunakan.

D. Komputer Generasi Ketiga
Walaupun transistor dalam banyak hal mengungguli tube vakum, namun transistor menghasilkan panas yang cukup besar. Jack Kilby, seorang insinyur di Texas Instrument,mengembangkan sirkuit terintegrasi (IC: integrated circuit) di tahun 1958. IC mengkombinasikan tiga komponen elektronik dalam sebuah piringan silikon kecil yang terbuat dari pasir kuarsa. Para ilmuwan kemudian berhasil memasukkan lebih banyak komponen komponen ke dalam suatu chip tunggal yang disebut semikonduktor.Hasilnya, komputer menjadi semakin kecil karena komponen-komponen dapat dipadatkan
dalam chip.

E. Komputer Generasi Keempat
Setelah IC,tujuan pengembangan menjadi lebih jelas yaitu mengecilkan
ukuran sirkuit dan komponen- komponen elektrik.Large Scale Integration
(LSI) dapat memuat ratusan komponen dalam sebuah chip. Perkembangan
yang demikian memungkinkan orang-orang biasa untuk menggunakan
komputer biasa.Komputer tidak lagi menjadi dominasi perusahaanperusahaan besar atau lembaga pemerintah. Pada masa sekarang, kita mengenal perjalanan IBM compatible dengan
pemakaian CPU: IBM PC/486,Pentium,Pentium II,Pentium III,Pentium IV
(Serial dari CPU buatan Intel). Juga kita kenal AMD k6,Athlon, dsb.Ini semua
masuk dalam golongan komputer generasi keempat. Seiring dengan
menjamurnya penggunaan komputer di tempat kerja,cara-cara baru untuk menggali potensi terus dikembangkan.Seiring dengan bertambah kuatnya suatu komputer kecil, komputer-komputer tersebut dapat dihubungkan secara bersamaan dalam suatu jaringan untuk saling berbagi memori, piranti lunak,informasi, dan juga untuk dapat saling berkomunikasi satu dengan yang lainnya.

F. Komputer Generasi Kelima
Mendefinisikan komputer generasi kelima menjadi cukup sulit karena tahap ini masih sangat muda.Contoh imajinatif komputer generasi kelima adalah komputer fiksi HAL9000 dari novel karya Arthur C. Clarke berjudul 2001:Space Odyssey.HAL menampilkan seluruh fungsi yang diinginkan dari sebuah computer generasi kelima. Dengan kecerdasan buatan (artificial intelligence),HAL dapat cukup memiliki nalar untuk melakukan percapakan dengan manusia, menggunakan masukan visual, dan belajar dari pengalamannya sendiri.

Dengan Teknologi Komputer yang ada saat ini,agak sulit untuk dapat membayangkan bagaimana komputer masa depan.Dengan teknologi yang ada saat ini saja kita seakan sudah dapat “menggenggam dunia”.Dari sisi teknologi beberapa ilmuwan komputer meyakini suatu saat tercipta apa yang disebut dengan biochip yang dibuat dari bahan protein sitetis.Robot yang dibuat dengan bahan ini kelak akan menjadi manusia tiruan. Secara prinsip ciri-ciri komputer masa mendatang adalah lebih canggih dan lebih murah dan memiliki kemampuan diantaranya melihat,mendengar,berbicara,dan berpikir serta mampu membuat kesimpulan seperti manusia.Ini berarti komputer memiliki kecerdasan buatan yang mendekati kemampuan dan prilaku manusia.

Komputer sebagai suatu sistem terdiri dari subsistem-subsistem yang saling berhubungan sehingga dapat memiliki satu tujuan dalam melaksanakan tugas yang diberikan. Subsistem tersebut :
Hardware (perangkat keras), Merupakan peralatan fisik dari komputer yang dapat kita lihat dan rasakan.
Hardware ini terdiri dari ;
· Input/Output Device (I/O Device) Terdiri dari perangkat masukan dan keluaran, seperti keyboard dan
printer.
· Storage Device (perangkat penyimpanan) Merupakan media untuk menyimpan data seperti disket,
harddisk, CD-I, flash disk dll.
· Monitor /Screen Monitor merupakan sarana untuk menampilkan apa yang kita ketikkan pada papan
keyboard setelah diolah oleh prosesor. Monitor disebut juga dengan Visual Display Unit (VDU).
· Casing Unit adalah tempat dari semua peralatan komputer, baik itu motherboard, card, peripheral lain
dan Central Procesing Unit (CPU).Casing unit ini disebut juga dengan System Unit.
· Central Procesing Unit (CPU) adalah salah satu bagian komputer yang paling penting, karena jenis
prosesor menentukan pula jenis komputer. Baik tidaknya suatu komputer, jenis komputer, harga
komputer, ditentukan terutama oleh jenis prosesornya.Semakin canggih prosesor komputer, maka kemampuannya akan semakin baik dan biasanya harganya akan semakin mahal.
Software (perangkat lunak), merupakan program-program komputer yang berguna untuk menjalankan suatu pekerjaan sesuai dengan yang dikehendaki. Program tersebut ditulis dengan bahasa khusus yang dimengerti oleh komputer. Software terdiri dari beberapa jenis, yaitu ;
· Sistem Operasi, seperti DOS, Unix, Linux, Novell, OS/2, Windows, Adalah software yang berfungsi untuk mengaktifkan seluruh perangkat yang terpasang pada komputer sehingga masing-masingnya dapat saling berkomunikasi. Tanpa ada sistem operasi maka komputer tak dapat difungsikan sama sekali.
· Program Aplikasi, seperti GL, MYOB, Payroll dll. Merupakan program yang khusus melakukan suatu pekerjaan tertentu, seperti program gaji pada suatu perusahaan. Maka program ini hanya digunakan oleh bagian keuangan saja tidak dapat digunakan oleh departemen yang lain. Biasanya program aplikasi
ini dibuat oleh seorang programmer komputer sesuai dengan permintaan / kebutuhan seseorang /lembaga/ perusahaan guna keperluan interennya.
· Program Paket, seperti Microsofr office, Adobe fotoshop, macromedia studio, open office dll Adalah program yang disusun sedemikian rupa sehingga dapat digunakan oleh banyak orang dengan berbagai kepentingan. Seperti MS-office, dapat digunakan oleh departemen keuangan untuk membuat nota,
atau bagian administrasi untuk membuat surat penawaran dan lain sebagainya.
· Bahasa Pemrograman, PHP, ASP, dBase, Visual Basic, dll.Merupakan software yang khusus digunakan untuk membuat program komputer, apakah itu sistem operasi, program paket dll.

Komponen Pada Komputer

A.      KOMPONEN CPU
Register Alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses sementara data dan instruksi lainnya menunggu giliran untuk diproses masih disimpan di dalam memori utama. Secara analogi, register diibaratkan sebagai ingatan di otak bila melakukan pengolahan data secara manual, otak diibaratkan CPU yang berisi ingatan-ingatan, satuan kendali yang mengatur seluruh kegiatan tubuh dan mempunyai tempat untuk melakukan perhitungan & perbandingan logika. Program berisi kumpulan instruksi-instruksi dan data diletakkan di memori utama yang diibaratkan sebagai meja. Kita mengerjakan program tersebut dengan memproses satu per satu instruksi-instruksi yang ada di dalamnya, dimulai dari instruksi yang pertama dan berurutan hingga yang terakhir. Instruksi dibaca dan diingat (instruksi yang sedang diproses disimpan di register). Misal : instruksi HITUNG C = A+B, maka kita membutuhkan data untuk nilai A dan B di meja (tersimpan di memori utama). Data dan instruksi ini dibaca dan masuk ingatan (data & instruksi yang sedang diproses disimpan di register), misal A bernilai 3 dan B bernilai 2. Berarti saat ini di ingatan otak tersimpan suatu instruksi,nilai A,nilai B sehingga nilai C dapat dihitung yaitu sebesar 5 (proses perhitungan di ALU). Hasil perhitungan ini ditulis kembali ke meja (hasil disimpan di memori utama). Setelah semua selesai, kemungkinan data,program,hasil disimpan secara permanen untuk keperluan di lain hari sehingga disimpan di lemari kabinet (penyimpanan sekunder).

 Untuk mencatat alamat memori yang akan diakses (baik yang akan ditulisi maupun dibaca) - MBR (Memory Buffer Register) Untuk menampung data yang akan ditulis ke memori yang alamatnya ditunjuk MAR atau untuk menampung data dari memori (yang alamatnya ditunjuk oleh MAR) yang akan dibaca. - I/O AR (I/O Address Register) Untuk mencatat alamat port I/O yang akan diakses(baik akan ditulisi / dibaca). - I/O BR (I/O Buffer Register) Untuk menampung data yang akan dituliskan ke port yang alamatnya ditunjuk I/O AR atau untuk menampung data dari port (yang alamatnya ditunjuk oleh I/O AR) yang akan dibaca. Register untuk eksekusi instruksi - PC (Program Counter) Mencatat alamat memori dimana instruksi di dalamnya akan dieksekusi - IR (Instruction Register) Menampung instruksi yang akan dilaksanakan - AC (Accumulator) Menyimpan data sementara baik data yang sedang diproses atau hasil proses.
Control Unit Bertugas mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada di sistem komputer, yaitu : - mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output - mengambil instruksi-instruksi dari memori utama - mengambil data dari memori utama untuk diproses - mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja dari ALU - mengirim hasil proses ke memori utama untuk disimpan dan pada saatnya disajikan ke alat output.
ALU Tugas utama adalah melakukan semua perhitungan aritmatika dan melakukan keputusan dari suatu operasi logika. I/O Interconection Input-Output (/O) Interconection merupakan sistem koneksi yang menghubungkan antar komponen internel dalam sebuah CPU, yaitu ALU, unit kontrol, dan register serta menghubugkan CPU dengan bus-bus eksternal diluar CPU.

B.       SIKLUS INSTRUKSI

Program yang ada di memori komputer terdiri dari sederetan instruksi. Setiap instruksi dieksekusi melalui suatu siklus. Setiap siklus instruksi terdiri dari tahap-tahap : 1. Instruction fetch, yaitu mengambil instruksi dari memori dan mentransfernya ke unit kontrol. 2. Mengartikan (decode) instruksi dan menentukan apa yang harus dikerjakan serta data apa yang digunakan. 3. Baca alamat efektif, jika instruksi beralamat indirect.

Proses eksekusi instruksi dengan memilih operasi yang diperlukan dan mengendalikan perpindahan data yang terjadi. 5. Terdapat register dalam CPU yang berfungsi mengawasi dan menghitung instruksi selanjutnya yaitu Program Counter 6. PC akan menambah satu hitungan setiap kali CPU membaca instruksi 7. Instruksi-instruksi yang dibaca akan dibuat dalam register instruksi (IR).

C.      INTERUPSI

Fungsi interupsi adalah mekanisme penghentian atau pengalihan pengolahan instruksi dalam CPU kepada routine interupsi. Hampir semua modul (memori dan I/O) memiliki mekanisme yang dapat menginterupsi kerja CPU. Tujuan interupsi secara umum untuk manajemen pengeksekusian routine instruksi agar efektif dan efisien antar CPU dan modul-modul I/O maupun memori. Setiap komponen komputer dapat menjalankan tugasnya secara bersamaan, tetapi kendali terletak pada CPU dan kecepatan eksekusi masing-masing modul berbeda sehingga dengan adanya fungsi interupsi dapat sebagai sinkronisasi kerja antar modul. Dalam CPU terdapat sinyal-sinyal interupsi sebagai berikut : - Program Interupsi yang dibangkitkan dengan beberapa kondisi yang terjadi pada hasil eksekusi program, contoh : aritmatika overflow, pembagian nol, operasi - Timer Interupsi yang dibangkitkan pewaktuan dalam prosesor. Sinyal ini memungkinkan sistem operasi menjalankan fungsi tertentu secara reguler - I/O Sinyal interupsi yang dibangkitkan oleh modul I/O sehubungan pemberitahuan kondisi error dan penyelesaian suatu operasi. - Hardware failure Interupsi yang dibangkitkan oleh kegagalan daya atau kesalahan paritas memori

Sumber

http://dimaswibisono23.blogspot.com/2016/09/evolusi-arsitektur-komputer.html

PDF yang dibuat oleh Mahasiswa Gunadarma