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). Beberapa contoh dari arsitektur
komputer ini adalah arsitektur von Neumann, CISC, RISC, blue Gene, dll.
Arsitektur
von Neumann (atau Mesin Von Neumann) adalah arsitektur yang diciptakan oleh
John von Neumann [1903 – 1957]. Arsitektur ini digunakan oleh hampir pada semua
komputer pada saat ini. Arsitektur Von Neumann ini menggambarkan komputer
dengan 4 (empat) bagian utama, yaitu: Unit Aritmatika & Logis (ALU), unit
kontrol, memori, & alat masukan & hasil (secara kolektif dinamakan
I/O). Bagian tersebut dihubungkan oleh berkas kawat, “bus”.
A.
Evolusi komputer
Ada
dimensi-dimensi penting dalam evolusi komputer, dan terdapat beberapa alasan
yang menyebabkan komputer beserta komponen dan arsitekturnya terus berkembang,
yaitu kinerja, kapasitas, harga, maintainability dan kenyamanan pengguna.
Kinerja dan kapasitas dipengaruhi oleh faktor teknologi, konsep dan teknik.
1.
Evolusi mode-mode penggunaan komputer
Mode-mode penggunaan sistem komputer
pada waktu yang berbeda. pada setiap mode, sistem operasi dan
software sistem yang berhubungan mempunyai beberapa fitur-fitur unik.
·
Uniprograming : hanya satu tugas yang diproses pada
satu waktu dan semua resource sistem tersedia secara eksklusif sampai tugas
terselesaikan.
·
Paraller processing : kemampuan menjalankan tugas
atau aplikasi lebih dari satu aplikasi dan dijalankan menggunakan lebih dari
satu CPU untuk menjalankan sebuah program secara simultan.
·
Multitasking : menjalankan dua atau lebih program
dalam sebuah komputer pada saat yang bersamaan. Berapa banyak program yang
dapat secara efektif di multitasking, tergantung dari tipe
multitasking yang dilakukan(preemptive vs Cooperative), kecepatan CPU dan
memori serta kapasitas harddisk.
·
Komputer network : Sistem jaringan kerja
komputer, terdiri dari dua atau lebih komputer dan alat pendukung lain yang
saling berhubungan melalui saluran komunikasi.
2.
Evolisi Arsitektur CPU
Berdasarkan organisasinya CPU
komputer dikelompokan ke dalam 3 basis CPU, yaitu :
·
CPU berbasis akumulator: pada arsitektur berbasis
akumulator, jumlah intruksi dalam program meningkat tetapi intruksi menjadi
cepat karena operand sudah berada dalam akumulator itu sendiri. Akumulator
adalah sebuah register yang berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan aritmatika
dan hasil logika, akumulator sangat dibutuhkan untuk menulis perhitungan
seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian,maupun pembagian ke memori utama
(main memori) yang mungkin untuk dibaca kembali untuk melakukan operasi
berikutnya.
·
CPU berbasis register: pada arsitektur berbasis
register, operand-operand untuk intruksi disimpan dalam register CPU dan karena
itu operand-operand dibaca dengan cepat ketika siklus intruksi. Register adalah
sebagian kecil memori komputer yang dipakai untuk tempat penampungan data
dengan ketentuan bahwa data yang terdapat dalam register dapat diproses dalam
berbagai operasi dengan melihat berapa besar kemampuan menampung register
tersebut.
·
CPU berbasis stack: dimana pemrogramnya sangat
sederhana karena operasi aritmetika dilakukan pada item teratas dari stack
tersebut.
3.
Evolusi Unit Control dan Penerjemahan Intruksi
Hardwired
control unit: Pada implementasi hardwire, unit kontrol berperan sebagai sirkuit
terkombinasi yang dibuat berdasarkan kontrol sinyal yang akan dikeluarkan. Jadi
untuk setiap kontrol sinyal memiliki rangkaian logika tertentu pada kontrol
unit yang dapat menghasilkan kontrol sinyal yang dimaksud. Kelebihan dari
hardwireadalah kecepatannya yang tinggi karena logika unit kontrol langsung
dibentuk menjadi rangkaiaan.
Microprogrammed
control unit: implementasi microprogrammed tidak menggunakan sirkuit
terkombinasi namun menggunaka intruksi mikro. berupamenyimpan pola-pola bit
untuk setiap instruksi yang sesuai dengan sinyal-sinyal kontrol dalam beberapa
mikrointruksi.Kelebihan dari microprogrammed adalah lebih mudah untuk
mengimplementasikan dan mendesain kontrol unit dan jauh lebihmurah.
Hybrid
control unit: menggunakan kedua gabungan tersebut, dimana bagian dari unit
kontrol yang membutuhkan waktu krisis yang digunakan hardwired dan sebaliknya
digunakan microprogrammed.
4.
Evolusi Teknik-Teknik Memori
Dalam
evolusi teknik memori utama terdapat dua konsep :
·
Interleaving concept: salah satu konsep pembagian
memori menjadi dua bagian lokasi yaitu alamat ganjil dan genap. Dengan kata
lain, lokasi yang berdekatan ditempatkan dalam modul yang terpisah yang dapat
diakses secara bersamaan sehingga secara keseluruhan mengurangi waktu akses.
·
Bank switching: merupakan konsep yang mengatasi
masalah kapasitas memori yang dibatasi jumlah bit alamat dengan cara tanpa
sepengetahuan CPU dengan bantuan atau kerjasama sistem operasi.
5.
Evolusi Penanganan Siklus Intuksi
Secara
umum kinerja suatu subsistem dapat ditingkatkan dengan teknik paralelisme
duplikasi hardware, paralelisme dengan aksi mendahului, tumpang tindih dan
realokasi.
6. Evolusi Teknik-Tenik I/O
Dalam
evolusi teknik I/O terdapat teknik-teknik transfer data dengan perangkat
peripheral, yaitu polling, mode interupsi, (data channel, mode DMA) front and
prosesor. Teknik-teknik I/O tersebut pada setiap perangkat menawarkan kecepatan
atau transfer rate yang beragamdan juga biaya hardware yang bermacam-macam.
7. Evolusi Software Sistem
Sistem
operasi dan pengembangan software sistem lainnya telah berkembang bersama
dengan hardware dan arsitektur. Beberapa pengembangan penting software sistem
antara lain: bahasa mesin, bahasa rakitan, sistem operasi, Bahasa tingkat
tinggi, sistem basis data, sistem pakar dan embedded sistem.
B.
PERKEMBANGAN ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER
1.
Komputer Generasi Pertama (1946-1959)
a.
Ciri-ciri komputer generasi pertama :
- Komponen
yang digunakan adalah tabung hampa udara (Vacuum tube) untuk sirkuitnya
- Mempunyai
ukuran fisik komputer yang besar dan berat sehingga sulit untuk dipindahkan
- Program
hanya dapat dibuat dengan bahasa mesin
- Menggunakan
simpanan luar, magnetic tape & magnetic disk
- Cepat
panas sehingga memerlukan pendingin
- Prosesnya
kurang cepat (relatif lambat)
- Simpanan/memori
berkemampuan kecil
- Membutuhkan
daya listrik yang besar
- Orientasi
utamanya dalam aplikasi bisnis
- Memakai
bahasa Mesin Asembly
b.
Jenis-jenis komputer generasi pertama :
- Tahun
1946 komputer generasi I yang pertama
Ukuran fisik besar, Terdiri dari 18000
tabung hampa udara 75000 relay dan sakelar serta 10000 kapasitor dan 70000
resistor. Memiliki 1 memory yang terdiri dari 20
buah accumulator dengan masing-masingaccumulator dapat menyimpan
10 digit bilangan (1 digit bilangan membutuhkan 10 tabung hampa udara). Mampu
melakukan 5000 buah pertambahan 10 digit angka dalam waktu 1 menit dan 300
perkalian dalam waktu 1 menit. Semua input dan output dilakukan dengan kartu
plong.
- Tahun
1947 Harvard Mark Ii Kemampuan 12x lebih besar dari Havard Mark I
- Tahun
1947 Transistor yang pertama (dasar komponen untuk komputer generasi II)
- Tahun
1948 IBM Selective Sequence Electric Calculator
- Tahun
1949 Komputer yang sepenuhnya Stored-program yang pertama
- Tahun
1949 Harvard Mark III
- Tahun
1950 Komputer digital elektronik ukuran besar di Inggris yang pertama
- Tahun
1950 SE
- Tahun
1951 Komputer komersial di Inggris yang pertama
- Tahun
1951 Komputer yang menggunakan pita magnetik yang pertama
- Tahun
1952 Komputer yang sepenuhnya stored-program di Amerika yang pertama
- Tahun
1953 Komputer yang menggunakan core memory yang pertama
- Tahun
1953 IBM 701
- Tahun
1954 Komputer komersial generasi pertama paling populer berorientasi pada
aplikasi bisnis
- Tahun
1956 Komputer yang menggunakan simpanan luar dengan akses secara random yang
pertama
- Tahun
1959 IBM 705 (dibuat untuk mengganti IBM 701)
2.
Komputer Generasi Kedua (1959-1964)
a.
Ciri-ciri komputer generasi kedua :
- Menggunakan
teknologi sirkuit berupa transistor dan dioda untuk menggantikan tabung vakum
- Program
sudah menggunakan operasi bahasa pemrograman tingkat tinggi seperti Fortran dan
Cobol
- Kapasitor
memori utama sudah cukup besar dan dikembangkan dari Magnetic Core Storage
- Menggunakan
simpanan luar berupa Magnetic Tape dan Magnetic Disk
- Mempunyai
kemampuan melakukan real-time & times sharing
- Ukuran
fisik lebih kecil dibanding KG I
- Proses
operasi sudah cepat dapat memproses jutaan operasi per detik
- Membutuhkan
lebih sedikit daya listrik
- Orientasi
tidak hanya pada aplikasi bisnis, tetapi juga pada aplikasi teknik
b.
Jenis-jenis komputer generasi kedua :
- Tahun
1959 PDP 1
- Tahun
1961 Virtual memory yang pertama
- Tahun
1963 Komputer mini Komersial yang pertama
- UNIVAC
III, UNIVAC SS80, UNIVAC SS90, UNIVAC 1107
- Burroughs
200
- IBM
7070, IBM 7080, IBM 1400, IBM 1600
- NRC
300
- Honeywell
400 & 800
- CDC
1604, CDC 160A
- GE
635, GE 645, GE 200
3.
Komputer Generasi Ketiga (1964-1970)
a.
Ciri ciri komputer generasi ketiga :
- Komponen
yang dipergunakan adalah IC (Integrated Circuits), yang berbentuk Hybrid
Integrated circuits yaitu transistor dan dioda yang diletakkan secara
terpisah dalam satu tempat, dan Monolithic System Technology
(MST) yaitu elemen-elemen sirkuit yang diletakkan dalam satu chip.
- Peningkatan
dari sisi softwarenya karena menggunakan IC maka kinerja komputer menjadi lebih
cepat dan lebih tepat.
- Kecepatanya
hampir 10000 kali dari komputer generasi pertama
- Kapasitas
memori lebih besar, dapat menyimpan ratusan ribu karakter (sebelumnya hanya
puluhan ribu)
- Menggunakan
media penyimpanan luar disket magnetik (external disk) yang sifat pengaksesan
datanya secara acak (random access) dengan kapasitas besar (jutaan karakter)
- Penggunaan
listrik lebih hemat
- Memungkinkan
untuk melakukan multiprocessing yaitu dapat memproses sejumlah data
dari sumber-sumber yang berbeda pada waktu bersamaan
dan multiprogramming yaitu dapat mengerjakan beberapa program
sekaligus
- Bisa
menampilkan gambar dan grafik serta dapat mengeluarkan suara
- Harga
semakin murah
- Kemampuan
melakukan komunikasi data dari satu komputer dengan komputer lainnya
b.
Jenis-jenis komputer generasi ketiga :
- Tahun
1964 yang pertama IBM S/360
- Tahun
1969 Komputer mini 16 bit pertama
- UNIVAC
1108, 9000
- Burroughs
5700,6700,7700
- NCR
seri Century
- GE
600. 235
- CDC
3000,6000, 7000
- PDP-8,
11
4.
Komputer Generasi Keempat (sejak 1970)
a.
Ciri ciri komputer generasi keempat :
- IC
nya lebih kompleks dan terintegrasi
- Penggunaan
LSI (Large Scale Integration) yang merupakan pemadatan beribu ribu IC
yang dijadikan dalam satu chip
- Dikembangkan
VLSI (Very Large Scale Integration) yang dapat menampung puluhan ribu hingga
ratusan ribu IC
- Dikembangkan
komputer mikro yang menggunakan mikroprosesor dan semikonduktor yang berbentuk
chip untuk memori komputer (internal memori)
b.
Jenis-jenis komputer generaasi keempat :
- Tahun
1970 KG IV yang pertama (IBM 370)
- Tahun
1971 Microprosesor yang pertama
- Tahun
1974 Komputer mikro komersial yang pertama (mikro altair)
- Tahun
1975 Komputer super Komersial yang pertama (Cray-1)
- Tahun
1977 Local Area Network (LAN) yang pertama
- Tahun
1977 PC yang pertama (Apple II, Radio shack)
- Tahun
1981 komputer sistem windows dan menggunakan mouse pertama (Xerox Corporation)
- Tahun
1981 Komputer IBM PC yang pertama menggunakan mikroprosesor buatan intel 8088
- Tahun
1984 IBM PC/AT
- Tahun
1984 Machintosh dan GUI pertama sangat terkenal karena user friendly
- Tahun
1987 IBM PS/2
- Tahun
1988 IBM PC/386 Komputer 32 Bit yang pertama
- Tahun
1990 IBM PC/486
- Tahun
1997 Pentium II
Beberapa seri pentium :
o Pentium
66
o Pentium
75
o Pentium
200
Pada
Mei 1997, perusahaan intel memperkenalkan microprosesor pentium II sebagai
kelanjutan dari seri pentium :
o Intel
pentium 233
o Intel
pentium 266
o Intel
pentium 300
- Tahun
1998 AMD K6 3D
Pesaing
intel meluncurkan AMD K6 3D, mempunyai kecepatan 300 MHz dan 350 MHz. Mempunyai
kemampuan memproses aplikasi grafik 3D lebih cepat dibanding prosesor
sebelumnya.
5.
Komputer Generasi Kelima
Ciri-ciri
komputer generasi kelima :
- Dikembangkan
dengan apa yang dinamakan Josephson Junction. Teknologi ini mampu memproses
trilyunan operasi per detik, sedang ship hanya mampu memproses milyardan
operasi per detik Negara pelopor adalah Jepang. Dengan mendirikan ICOT
(Institute for New ComputerTechnology)
- Menterjemahkan
bahasa manusia sehingga manusia dapat bercakap-cakap langsung dengan komputer.
- Penghematan
energi komputer
- Berbasis
Graphic User Interface (GUI), multimedia, dan multikomunikasi
- Dapat
melakukan diagnosa penyakit yang lebih akurat, dan sebagainya
Sumber :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar