Evolusi Arsitektur Komputer
A.
Pengaertian Komputer
Komputer adalah alat yang
dipakai untuk mengolah data menurut prosedur yang
telah dirumuskan. Kata computer pada awalnya dipergunakan untuk
menggambarkan orang yang perkerjaannya melakukan perhitungan aritmetika,
dengan atau tanpa alat bantu, tetapi arti kata ini kemudian dipindahkan kepada
mesin itu sendiri. Asal mulanya, pengolahan informasi hampir eksklusif
berhubungan dengan masalah aritmetika, tetapi komputer modern dipakai untuk
banyak tugas yang tidak berhubungan dengan matematika.
Kata computer secara
umum pernah dipergunakan untuk mendefiniskan orang yang melakukan perhitungan
aritmetika, dengan atau tanpa mesin pembantu. Menurut Barnhart Concise
Dictionary of Etymology, kata tersebut digunakan dalam bahasa Inggris pada
tahun 1646 sebagai kata untuk "orang yang menghitung" kemudian
menjelang 1897 juga digunakan sebagai "alat hitung mekanis". Selama
Perang Dunia II kata tersebut menunjuk kepada para pekerja wanita Amerika
Serikat dan Inggris yang pekerjaannya menghitung jalan artileri
perang dengan mesin hitung.
Fungsi dasar sistem komputer adalah sederhana, yaitu:
1.
Fungsi Operasi Pengolahan Data
2.
Fungsi Operasi Penyimpanan Data
3.
Fungsi Operasi Pemindahan Data
4.
Fungsi Operasi Kontrol
5.
Pengertian Arsitektur Komputer
B.
Arsitektur komputer
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.
Dalam teknik komputer, arsitektur komputer merupakan
seperangkat aturan dan metode yang menggambarkan fungsi, organisasi, dan
implementasi sistem komputer. Beberapa definisi arsitektur mendefinisikannya
sebagai penggambaran kemampuan dan model pemrograman komputer tetapi bukan
implementasi tertentu. Dalam definisi lain arsitektur komputer melibatkan set
instruksi arsitektur desain, mikroarsitektur desain, desain logika , dan
implementasi.
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. Tahun 1946 komputer dengan stored-program
concept dipublikasikasikan, yang kemudian di kenal dengan Komputer IAS
(Computer of Institute for Advanced Studies). Struktur komputer IAS ini terdiri
: 1. Memori Utama, untuk menyimpan data maupun instruksi.
2. Arithmetic Logic Unit (ALU), untuk mengolah data binner.
3. Control Unit, untuk melakukan interpretasi instruksi – instruksi
di dalam memori sehingga adanya eksekusi instruksi tersebut. 4.
I/O, untuk berinteraksi dengan lingkungan luar.
Adapun contoh komputer generasi pertama ini di antaranya:
ENIAC (Electronik Numerical Integrator and Computer)
UNIVAC (Universal Automatic Computer)
IBM 701 dan IBM650
ciri utamanya :
Menggunakan tabung vakum
1.
Menimbulkan suhu panas yang tinggi
2.
Membutuhkan tempat yang luas
3.
Lebih cepat daripada komputer mekanik
4.
Kapasitas penyimpanan terbatas (1000-4000 byte)
5.
Menggunakan punched card untuk memasukkan data
6.
Informasi bahasa mesin disimpan dalam magnetic
drum
7.
Hasil operasi ditulis dalam kartu kosong
2.
Generasi Kedua : Transistor (1955 – 1965)
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. Transistor mulai dugunakan di dalam komputer mulai pada
tahuun 1956. Beberapa bahasa pemrograman mulai bermunculan pada saat itu.
Seperti cobol dan fortran.
Contoh komputer generasi kedua
yang dikembangkan saat itu adalah IBM 1401.Sejak tahun 1965, sebagian
besar bisnis-bisnis besar menggunakan komputer generasi ini untuk mengolah
informasi keuangan.
ciri utamanya :
1.
Menggunakan transistor
2.
Magnetic core sebagai penyimpanan internal
3.
Kapasitas penyimpanan (4 – 32Kbyte)
4.
I/O lebih cepat (berorientasi pita)
5.
Bahasa pemrograman tingkat tinggi
(COBOL,FORTRAN, ALGOL)
6.
Ukuran lebih kecil dari komputer generasi I
7.
Penurunan suhu dibandingkan komputer generasi I
3. 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. IC mengkombinasikan tiga
komponen elektronik dalam sebuah piringan silikon kecil yang terbuat dari pasir
kuarsa. Dengan ditemukan IC ini semakin mempercepat proses komputer, kapasitas
memori makin besar dan bentuknya semakin kecil.
ciri utamanya :
1.
Menggunakan Integrated Circuit
2.
Magnetic Core dan penyimpanan yang padat
(solidstate) berkapasitas 32Kb – 3Mb
3.
Lebih fleksibel dengan I/O. Berorientasi disk
4.
Ukuran lebih kecil dibandingkan dengan komputer
generasi II
5.
Penggunaan bahasa pemrograman tingkat tinggi
lebih luas
6.
Munculnya komputer mini
4. Generasi Keempat :
Very Large Scale Integration (1980an)
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.
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.
Sejarah komputer genarasi keempat (1971), beberapa ciri
utama dari generasi ini di antaranya: Mulai
dikembangkan komputer micro yang menggunakan prosesor dengan general purpose
microprocessor yang dikembangkan oleh Intel (Intel 8080)
Mulai digunakannya LSI (Large
Scale Intergartion) yang merupakan pemadatan beribu-ribu IC (Integrated
Circuit) dalam sebuah chip. Kemudian dikembangkan menjadi VLSI (Very Large
Scale Integration).
Pada generasi ini hampir sebagian
besar komputer telah menggunakan sistem operasi dengan konsep GUI (Grapihical
User Interface). Seperti sistem operasi Microsoft Windows buatan Microsoft Corp.
5. Generasi Kelima
Sebenarnya cukup sulit
mendefinisikan komputer generasi kelima ini, dikarenakan masih terlalu muda.
Contoh imajinatif komputer genrasi kelima adalah komputer fiksi HAL9000 dari
novel karya Arthur C Clarke berjudul 2001:Space Odyssey. Dengan kecerdasan
buatan (AI) HAL dapat culup memiliki nalar untuk melakukan percakapan dengan
manusia, menggunakan masukan visula dan nelajar dari pengalamnnya sendiri.
Secara prinsip ciri-ciri komputer masa mendatang adalah lebih canggih dan lebih
murah dan memiliki kemampuan yang komplek karena mempunyai kecerdasan buatan.
Sejarah komputer generasi V dikembangkan sejak tahun 1985,
beberapa ciri utama dari generasi ini di antaranya:
1.
Di Jepang didirikan ICOT (Institute for new
Computer Technology) untuk mengembangkan komputer generasi kelima, yaitu
menciptakan komputer yang powerfull dan intelligent.
2.
Dikembangkannya sistem komputer yang memiliki
unsur artificial intelligence yang dapat mengerjakan tugas dengan karakteristik
seperti manusia (intelligent, imagination, dan intuition) dengan natural
language (bahasa sehari-hari).
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”.
Kriteria mesin Von Neumann :
1. Mempunyai subsistem hardware dasar yaitu sebuah
CPU, sebuah memori dan sebuah I/O system
2. Merupakan stored-program computer
3. Menjalankan instruksi secara berurutan
4. Mempunyai jalur (path) bus antara memori dan CPU
Pada tahun 1966, Flyyn mengklasifikasikan arsitektur
komputer berdasarkan sifatnya yaitu :
1. Jumlah prosesor
2. Jumlah program yang dapat dijalankan
3. Struktur memori
Menurut Flyyn ada 4 klasifikasi komputer :
1. SISD (Single Instruction
Stream, Single Data Stream)
2. SIMD (Single
Instruction Stream, Multiple Data Stream)
3. MISD (Multiple
Instruction Stream, Single Data Stream)
4. MIMD (Multiple
Instruction Stream, Multiple Data Strea
I.
Arsitektur CISC (Complex Instruction Set
Computing)
CISC atau kumpulan instruksi komputasi kompleks adalah suatu
arsitektur komputer dimana setiap instruksi akan menjalankan beberapa operasi
tingkat rendah, seperti pengambilan dari memori (load ), operasi aritmatika,
dan penyimpanan kedalam memori (store) yang saling bekerja sama. Tujuan utama
dari arsitektur CISC adalah melaksanakan suatu instruksi cukup denganbeberapa
baris bahasa mesin yang relatif pendek sehingga implikasinya hanya sedikit saja
RAM yangdigunakan untuk menyimpan instruksi-instruksi tersebut. Arsitektur CISC
menekankan padaperangkat keras karena filosofi dari arsitektur CISC yaitu
bagaimana memindahkan kerumitanperangkat lunak ke dalam perangkat keras.
CISC 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
II.
Arsitektur RISC (Reduced Instruction Set
Computing)
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.
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.
III.
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.
Pada 29 September 2004 IBM mengumumkan bahwa sebuah
prototipe Blue Gene/L di IBM Rochester (Minnesota) telah menyusul Earth
Simulator NEC sebagai komputer tercepat di dunia, dengan kecepatan 36,01
TFLOPS, mengalahkan Earth Simulator yang memiliki kecepatan 35,86 TFLOPS. Mesin
ini kemudian mencapai kecepatan 70,72. Pada 24 Maret 2005, Departemen Energi AS
mengumumkan bahwa Blue Gene/L memecahkan rekor komputer tercepat mencapai 135,5
TFLOPS. Hal ini dimungkinkan karena menambah jumlah rak menjadi 32 dengan
setiap rak berisi 1.024 node komputasi. Ini masih merupakan setengah dari
konfigurasi final yang direncanakan mencapai 65.536 node. Pada 27 Oktober,
2005, Lawrence Livermore National Laboratory dan IBM mengumumkan bahwa Blue
Gene/L sekali lagi telah menciptakan rekor dengan mengalahkan rekornya sendiri
setelah mencapai kecepatan 280.6 TFLOPS.
Daftar pustaka :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar