Organisasi Komputer Dasar

Komputer pada masa kini dapat membantu kita dalam banyak hal. Seperti yang kita kenal sebuah komputer modern dapat memproses suatu informasi dengan mudah sesuai dengan keinginan kita. Namun sebuah komputer tidak bekerja hanya dengan satu perangkat keras saja. Komputer sebenarnya sebuah satu kesatuan sistem yang terdiri dari beberapa perangkat keras yang terpisah yang memiliki tugasnya masing – masing. Dan jika keseluruhan sistem tersebut terpenuhi barulah sebuah komputer dapat menjalakan kumpulan instruksi yang diberikan untuk memproses suatu informasi.

Satu kesatuan sistem tersebut terdiri dari beberapa modul perangkat keras yaitu register, elemen aritmatika dan logika, unit pengedali, unit memori, dan juga unit masukan atau keluaran. Dan sistem tersebut dapat membentuk satu kesatuan komputer. Selanjutnya komputer dapat dibagi menjadi 3 bagian utama diantaranya :

1.      Unit pengolahan pusat (CPU)

2.      Unit masukan/keluaran(I/O)

3.     Unit memori

Struktur Komputer

Komputer dengan sistem yang kompleks dapat terdiri dari banyak komponen elektronik dasar. Semua memiliki fungsi khususnya masing- masing dan dapat saling berhubungan. Dengan begitu struktur suatu komputer perlu untuk saling terhubung. Struktur dari tiga  bagian utama suatu sistem komputer juga memiliki peranannya masing – masing dan terhubung satu sama lain.

1.    Central Processing Unit (CPU)

Unit ini merupakan pusat dari suatu struktur komputer. CPU memiliki tugas untuk mengontrol operasi komputer dan membentuk fungsi – fungsi pengolahan data. Unit ini biasa disebut processor.

Didalam unit ini terdiri dari beberapa bagian utama diantaranya :

a)      Control Unit : Bekerja sebagai pengontrol operasi CPU itu sendiri dan pengontol komputer.

b)     Arithmetic Logic Unit (ALU) : Didalamnya terdapat fungsi – fungsi untuk pengolahan data komputer.

c)      Registers : Merupakan penyimpanan internal bagi CPU.

d)     CPU interconnection : Sejumlah mekanisme komunikasi antara Control Unit, ALU, dan Registers.

2.    Unit Memori

Unit ini merupakan media penyimpanan utama dari sebuah komputer. Di dalam unit ini tersimpan berbagai data yang telah diolah maupun yang akan diolah oleh komputer. Memori pada komputer dapat dibagi menjadi dua yaitu memori utama dan memori sekunder.

Memori utama digunakan sebagai akses data cepat oleh processor dan tidak berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan data. Terdapat dua klasifikasi pada memori utama yaitu Read Only Memory (ROM) dan Random Access Memory (RAM).

Read Only Memory (ROM) merupakan jenis memori yang isinya tidak hilang saat komputer mati (non folatile). Pada awalnya memori ini hanya bisa dibaca saja, tidak bisa dihapus dan kontennya sudah diisi oleh pabrik pembuatnya. Saat komputer dinyalakan, sebagaian konten (instruksi) yang ada di ROM ini akan dipindahkan ke RAM. Instruksi-instruksi yang ada di ROM diantaranya adalah instruksi untuk membaca sistem operasi, memeriksa semua komponen dari sistem dan menampilkan pesan di layar.

Random Access Memory (RAM) merupakan tempat penyimpanan sementara komputer saat beroperasi dan dapat diakses secara acak (random). RAM berisi intruksi – instruksi dan data yang sedang diijalankan oleh komputer.Memori yang terdapat didalam RAM dapat diubah sesuai dengan instruksi yang sedang berjalan dan memori ini bersifat folatile. Fungsi utama RAM adalah mempercepat pemrosesan data karena dapat disimpan dan diambil kembali dengan sangat cepat.

Sedangkan pada memori sekunder digunakan sebagai perangkat penyimpanan skala besar untuk menyimpan data dan program secara permanen. Data maupun program yang tersimpan di memori sekunder ini tetap ada dan tidak akan hilang meskipun komputer mati (non folatile). Contoh dari memori jenis ini pada komputer adalah Harddisk Drive.

3.    Unit Keluaran dan Masukan (I/O)

Suatu sistem komputer yang sudah berjalan perlu terhubung dengan penggunanya itu sendiri yaitu manusia, disinilah unit keluaran dan masukan akan berperan penting. Suatu hasil kerja komputer tidak akan berguna jika masil pengolahan datanya tidak dapat terlihat maupun dirasakan oleh penggunanya. Begitu juga sebaliknya, sebuah komputer bekerja bedasarkan keinginan penggunanya maka dari dibutuhkan suatu unit masukan.

Unit masukan disini akan menerjemahkan apa yang di inginkan pengguna pada suatu sistem komputer. Unit ini berupa perangkat keras yang digunakan sebagai media memasukan data dan juga menjalakan perintah – perintah dalam komputer. Beberapa contoh perangkat keras unit masukan adalah keyboard, scanner, dan mouse.

Beda halnya dengan unit keluaran, perangkat ini akan menerjemahkan suatu hasil pengolahan komputer menjadi bentuk lain yang mudah di mengerti pengguna seperti gambar, suara, ataupun dalam bentuk fisik seperti hasil print. Unit keluaran ini yang akan menjadi penyedia hasil olahan suatu sistem komputer. Perangkat keras keluaran yang biasa gunakan yaitu monitor, speaker dan juga printer.

Referensi :

• Oky Dwi Nurhayati, ST, MT, Organisasi Komputer dan Perkembangannya, Universitas Diponegoro, 2010
• Imam Purwanto, S.Kom, MMSI dkk., eBook Organisasi Komputer Dasar, Universitas Gunadarma,2013
• https://ardidwisopiyan.wordpress.com/2018/10/18/organisasi-komputer-dasar/  (diakses pada 18 Oktober 2018)

Evolusi Arsitektur Komputer

Komputer modern yang kita gunakan pada saat ini telah mengalami perubahan yang sangat panjang. Dari awal terciptanya ide dibuatnya komputer, komputer telah melalui banyak kemajuan yang amat mempengaruhi perkembangan manusia. Perkembangan komputer sangat pesat sejak akhir tahun 1940-an, ketika John Atanasoff dari Iowa State University menciptakan komputer digital elektronik yang digunakan secara khusus, yaitu ABC (Burks and Burks, 1988: Mollenhoff, 1988).

Komputer generasi pertama adalah komputer jenis mesin laboratorium dan diantaranya adalah ENIAC (Burks and Burks, 1981), EDV AC, EDSAC (Samuel, 1957), dan Mark-I. J. Presper Eckert dan John Mauchly merancang dan membuat ENIAC, yang bukan merupakan komputer penyimpan program, dan mereka juga mengerjakan perancangan EDSAC, yang semuanya dikerjakan di Moore School of the University of Pennsylvania. John von Neumann adalah konsultan untuk proyek ENIAC tersebut dan ia juga memberikan kontribusi pada rancangan EDV AC. Maurice Wilkes, yang juga bekerja pada proyek EDV AC ini, kembali ke Inggris dan merancang EDSAC, yang ia bangun di Mathematical Laboratory pada University of Cambridge (Wilkes, et aI., 1951). Sementara itu, Howard Aiken mengembangkan Mark-I dan turunannya, yaitu Mark-II, Mark-III, dan Mark-IV di Harvard University. Pada pertengahan tahun 1940-an, von Neumann dan para koleganya (Burks, et aI., 1946), dengan mengikuti proyek ENIAC, menemukan berbagai inovasi arsitektur dan para perancang segera mengambil ide darinya tersebut untuk diterapkan pada mesin mereka yang bam, seperti IAS pada Princeton’s Institute of Advanced Studies.

Perkembangan yang terjadi biasanya arsitektur komputernya itu sendiri yang banyak mengalami perubahan. Dan beberapa faktor yang menentukan keberhasilan suatu perkembangan arsitektur komputer adalah :

a)      Manfaat arsitektural

b)     Kinerja sistem

c)      Biaya produksi sistem

Arsitektur komputer itu sendiri merupakan rancangan desain komputer yang meliputi set instruksi, komponen hardware, dan organisasi atau susunan sistemnya. Terdapat dua bagian pokok dalam arsitektur komputer yaitu instruction-set architecture (ISA) / arsitektur set instruksi dan hardware-system architecture (HSA)/ arsitektur sistem hardware.

ISA meliputi spesifikasi yang menentukan bagaimana programmer bahasa mesin akan berinteraksi dengan komputer. HSA berkaitan dengan subsistem hardware utama komputer seperti Central Processing Unit (CPU), sistem penyimpananan, dan Input/Output (I/O).

Klasifikasi Arsitektur Komputer

1.    Arsitektur Von Neumann

Merupakan komputer stored-program (program tersimpan). Sistem memori utama menyimpan program yang mengontrol operasinya, dan komputer dapat mengubah programnya sendiri untuk menambah atau mengurangi data lain yang ada di dalam memori. Sebagian besar komputer menggunakan arsitektur 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

RISC 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.

RISC, yang jika diterjemahkan berarti “Komputasi Kumpulan Instruksi yang Disederhanakan”, merupakan sebuah arsitektur komputer atau arsitektur komputasi modern dengan instruksi-instruksi dan jenis eksekusi yang paling sederhana. Arsitektur ini digunakan pada komputer dengan kinerja tinggi, seperti komputer vektor.

Selain digunakan dalam komputer vektor, desain ini juga diimplementasikan pada prosesor komputer lain, seperti pada beberapa mikroprosesor Intel 960, Itanium (IA64) dari Intel Corporation, Alpha AXP dari DEC, R4x00 dari MIPS Corporation, PowerPC dan Arsitektur POWER dari International Business Machine. Selain itu, RISC juga umum dipakai pada Advanced RISC Machine (ARM) dan StrongARM (termasuk di antaranya adalah Intel XScale), SPARC dan UltraSPARC dari Sun Microsystems, serta PA-RISC dari Hewlett-Packard.

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.

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).

4.    Arsitektur Blue – Gene

Blue Gene adalah sebuah arsitektur komputer yang dirancang untuk menciptakan beberapa superkomputer generasi berikut, yang dirancang untuk mencapai kecepatan operasi petaflop (1 peta = 10 pangkat 15), dan pada 2005 telah mencapai kecepatan lebih dari 100 teraflop (1 tera = 10 pangkat 12). Blue Gene merupakan proyek antara Departemen Energi Amerika Serikat (yang membiayai projek ini), industri (terutama IBM), dan kalangan akademi. Ada lima projek Blue Gene dalam pengembangan saat ini, di antaranya adalah Blue Gene/L, Blue Gene/C, dan Blue Gene/P.

Komputer pertama dalam seri Blue Gene. Blue Gene/L dikembangkan melalui sebuah “partnership” dengan Lawrence Livermore National Laboratory menghabiskan biaya AS$100 juta dan direncanakan dapat mencapai kecepatan ratusan TFLOPS, dengan kecepatan puncak teoritis 360 TFLOPS. Ini hampir sepuluh kali lebih cepat dari Earth Simulator, superkomputer tercepat di dunia sebelum Blue Gene. Pada Juni 2004, dua prototipe Blue Gene/L masuk dalam peringkat 500 besar superkomputer berada dalam posisi ke-4 dan ke-8.

Evolusi Generasi Komputer

1.    Generasi Pertama ( 1943 – 1956 )

Komputer generasi pertama menggunakan Vacuum Tube (tabung vakum) untuk sirkuit dan drum magnetik untuk memori, dan sering kali berukuran sangat besar mencapai seluruh ruang bagunan. Komputer generasi ini membutuhkan biaya yang sangat mahal untuk dibeli dan dioperasikan. Selain itu, komputer generasi pertama juga menggunakan banyak listrik dan menimbulkan panas berlebihan yang sering menjadi penyebab kerusakan.

Untuk melakukan operasi, komputer mengandalkan bahasa mesin, bahasa pemrograman tingkat terendah yang dipahami oleh komputer dan hanya bisa memecahkan satu masalah pada satu waktu, dan bisa membutuhkan beberapa hari atau beberapa minggu untuk set-up masalah baru. Input berdasarkan pada punched card (kartu punch) dan paper tape (pita kertas), dan Output ditampilkan pada printout (cetakan).

Contoh generasi komputer yang pertama adalah UNIVAC dan ENIAC. UNIVAC merupakan komputer komersial pertama yang dikirim ke klien bisnis, AS Biro Sensus pada tahun 1951.

2.    Generasi Kedua ( 1956 – 1963 )

Transistor menggantikan Vacuum Tube dan mengantar generasi komputer ke generasi kedua. Transistor ditemukan pada tahun 1947, namun tidak digunakan secara luas pada komputer hingga akhir tahun 1950-an.Transistor jauh lebih unggul dibandingkan dengan Vacuum Tube, dengan menggunakan transistor, komputer menjadi lebih kecil, lebih cepat, lebih murah, lebih hemat energi dan lebih handal dari generasi pendahulunya.

Meskipun transistor masih menghasilkan banyak panas yang dapat merusak komputer, namun hal itu merupakan kemajuan besar bila dibandingkan dengan Vacuum Tube. Komputer generasi kedua masih mengandalkan punched card untuk input dan printout untuk output.

Komputer generasi kedua bergeser dari sandi bahasa mesin biner (binary machine language) ke bahasa simbolik atau rakitan (assembly language), yang memungkinkan programmer untuk menentukan instruksi dalam kata-kata. Bahasa pemrograman tingkat tinggi juga sedang berkembang saat itu, seperti versi awal COBOL dan FORTRAN. Komputer generasi ini juga merupakan komputer pertama yang menyimpan instruksi-intruksi pada memorinya, yang mana penggunaan memori juga berubah dari drum magnetik ke teknologi inti magnetik.

Komputer pertama pada generasi komputer yang kedua dikembangkan untuk industri energi atom.Contoh komputer generasi kedua diantaranya IBM 7094 series, IBM 1400 series and CDC 164, dll.

3.    Generasi Ketiga ( 1964 – 1971 )

Perkembangan integrated circuit merupaka ciri khas dari komputer generasi ketiga. Ukuran transistor dibuat lebih kecil dan diletakkan pada chip silikon (disebut semikonduktor), yang secara drastis meningkatkan kecepatan dan efisiensi komputer.

Bukannya punched card dan printout, tetapi pengguna berinteraksi dengan komputer generasi ketiga melalui keyboard dan monitor dan dihubungkan dengan sistem operasi, yang memungkinkan perangkat untuk menjalankan berbagai aplikasi yang berbeda pada satu waktu dengan sebuah program utama yang memonitor memori.

Pada generasi komputer yang ketiga ini, Komputer untuk pertama kalinya bisa diakses oleh masyarakat karena memiliki ukuran yang lebih kecil dan harga yang lebih murah dari generasi pendahulunya. Contoh komputer generasi ketiga adalah IBM 370, IBM System/360, UNIVAC 1108 dan UNIVAC AC 9000.

4.    Generasi Empat ( 1971 – Sekarang )

Komputer generasi keempat dimulai dengan penemuan Microprocessor. Microprocessor berisi ribuan IC (integrated circuit). Ted Hoff memproduksi microprocessor pertama pada tahun 1971 untuk Intel yang dikenal sebagai Intel 4004. Dengan diciptakannya microprocessor, ukuran komputer menjadi jauh lebih kecil dibandingkan dengan tiga generasi komputer sebelumnya.

Pada tahun 1981 IBM memperkenalkan komputer pertama untuk pengguna rumah, dan pada tahun 1984 Apple memperkenalkan Macintosh.

Karena komputer-komputer yang berukuran kecil ini menjadi lebih kuat, mereka bisa dihubungkan bersama untuk membentuk sebuah jaringan, yang akhirnya menuntun ke perkembangan Internet. Generasi komputer yang keempat juga menjumpai perkembangan GUI (Graphical User Interface), mouse dan perangkat genggam. Contoh komputer generasi keempat adalah Apple Macintosh dan Personal Computer IBM.

Referensi :

• Suryadi, HS., Seri Diktat Kuliah : Pengantar Arsitektur Komputer, Gunadarma, 1994
• https://www.jejakwaktu.com/generasi-komputer/  (diakses pada 18 Oktober 2018)
• Oky Dwi Nurhayati, ST, MT, Organisasi Komputer dan Perkembangannya, Universitas Diponegoro, 2010