Hallo, Selamat Datang di Pendidikanmu.com, sebuah web tentang seputar pendidikan secara lengkap dan akurat. Saat ini admin pendidikanmu mau berbincang-bincang berhubungan dengan materi Arsitektur Komputer? Admin pendidikanmu akan berbincang-bincang secara detail materi ini, antara lain:

Daftar Isi

Organisasi Dan Arsitektur Komputer

Organisasi komputer mempelajari unsur yang berhubungan dengan unit-unit operasional komputer dan hubungan antara komponen sistem komputer, misal : sinyal kontrol, prosesor, interface komputer dan peripheral, teknologi kenangan yang digunakan.

Arsitektur komputer mempelajari atribut-atribut sistem komputer yang berhubungan dengan seorang programmer dan memiliki akibat langsung pada eksekusi logis suatu program, misal : set instruksi, jumlah bit yang dipakai untuk merepresentasikan bermacam-macam jenis data ( contoh bilangan, karakter ), aritmetika yang digunakan, kiat pengalamatan, mekanisme I/O.

Arsitektur komputer bisa bertahan bertahun-tahun namun organisasi komputer bisa berubah cocok dengan pertumbuhan teknologi. Pabrik komputer memproduksi sekelompok model komputer, yang mempunyai arsitektur sama tapi bertolak belakang dari segi organisasinya yang menyebabkan harga dan ciri khas unjuk kerja yang berbeda.

Komputer Sebagai Mesin Multi Level

Level ialah suatu tingkatan bahasa dan mesin virtual yang menggambarkan tingkat fasilitas komunikasi antara insan sebagai pemrogram dengan komponen sirkuit elektronik dalam suatu komputer sebagai penyelenggara instruksi suatu pemrograman.

Bahasa atau level yang terletak sangat bawah ialah yang sangat sederhana dan bisa diproses dengan cepat oleh mesin komputer, tetapi susah untuk dicerna oleh manusia. Bahasa atau level yang sangat atas ialah yang sangat rumit dan mesin bakal lebih lama mengerjakan proses instruksinya sebab memerlukan interpreter, tetapi insan lebih mudah mengetahui bahasa level tersebut.

Komputer Sebagai Mesin 6 Level

Pada level 1 – 3 adalah bahasa mesin mempunyai sifat numerik. Program-program didalamnya terdiri dari barisan angka yang panjang, yang tidak menjadi masalah guna mesin namun adalahpersoalan guna manusia. Mulai pada level 4 bahasa mengandung kata / singkatan yang mempunyai makna bagi manusia.

Komputer dirancang sebagai suatu susunan level, dimana masing-masing level di bina diatas level sebelumnya. Setiap level mempunyai abstraksi berbeda, dengan objek-objek dan operasi yang pun berbeda. Daftar jenis data, operasi dan sifat dari masing-masing level dinamakan arsitektur dari level tersebut.

Sifat-sifat yang dicerna oleh programmer, seperti berapa besar kenangan yang tersedia, ialah bagian dari arsitektur. Sedangkan aspek implementasi laksana jenis teknologi chip apa yang dipakai untuk mengimplementasikan kenangan bukan unsur dari arsitektur.

Studi tentang teknik merancang bagian-bagian sebuah sistem komputer yang tampak oleh programmer dinamakan arsitektur komputer. Dalam praktik umum, arsitektur dan organisasi memiliki makna yang sama.

Evolusi Komputer

Pra Generasi

Tahap Manual

The first computers were people! Computer adalah suatu profesi untuk seseorang yang pekerjaannya menghitung, laksana menghitung tabel navigasi guna pelayaran, pemetaan, posisi planet guna menilai kalender astronomi, perhitungan kalender dan jam, rumus-rumus dan fungsi-fungsi guna menghitung sebuah nilai, dll.

Kita bayangkan bila Anda bekerja sebagai “computer” yang tiap jam, tiap hari menghitung sebuah perkalian, pastinya timbul rasa bosan, ketidak telitian sehingga dapat melakukan kesalahan. Oleh sebab itu tidak sedikit orang yang berjuang menemukan sebuah alat atau mekanisme guna membantu, mempermudah, atau menggantikan kegiatan menghitung tersebut.

Alat tolong untuk menghitung mulai dari sistem sepuluh jari, kerikil, dll. Gambar-gambar sebagai berikut menunjukkan sejumlah alat tolong untuk menghitung :

Pengguna abacus kesatu kali bukan orang Cina namun Babylonia ( 4000 SM ) yang dibentuk dari kerikil / batu koral. Istilah “calculus” berasal dari kata “calculi” ( bahasa latin guna batu koral ). Di tangan orang trampil, perangkat ini bisa menghitung secepat kalkulator modern.

Tahun 1617 John Napier (Skotlandia) mengejar logaritma dan mengimplementasikan pada tangkai gading yakni Napier’s Bones. Mekanisme perangkat ini ialah melakukan perkalian dan pembagian melewati penambahan dan pengurangan yang berulang.

Napier’s Bones modern diciptakan dalam format Slide Rule di Inggris tahun 1632 dan masih dipakai hingga tahun 1960-an oleh pekerja NASA guna misi Mercury, Gemini, dan Apollo ( insan di bulan ).

Tahap Mekanikal

Leonardo da Vinci (1452 – 1519) merancang mesin hitung yang dijalankan dari roda bergerigi (gear), namun alat itu tidak dibuatnya.

Mesin hitung yang dijalankan dari roda bergerigi kesatu kali diciptakan oleh professor Jerman, Wilhelm Schickard tahun 1623. Alat itu diberi nama Calculating Clock.

Tahun 1642 Blaise Pascal pada umur 19 tahun menciptakan Pascaline dan dipakai ayahnya guna menghitung pajak. Pascaline diciptakan dari 50 roda bergerigi dan melulu untuk operasi penjumlahan sampai angka 6 digit dan 8 digit. Pascal di antara penemu hebat, sebab di usia paling muda telah menemukan tidak sedikit hal, di antara penemuannya ialah teori probabilitas, desakan hidraulik, perangkat penyemprot. Teknologi spedometer pada mobil/motor meniru teknik kerja Pascaline.

Pascaline 6 digit dalam posisi terbuka sampai-sampai silinder dan roda bergerigi ketika berputar dan urutan angkanya terlihat.

Beberapa tahun sesudah Pascal, Gottfried Wilhelm Leibniz ( Jerman ) menciptakan Stepped Reckoner guna penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian. Alat ini sekaligus berupa drum dari logam panjang dan setiap drum ada 10 logam panjang yang melingkarinya. Alat ini memakai sistem bilangan desimal. Leibniz pun memberikan konsep untuk memakai sistem bilangan biner yang menjadi dasar operasi komputer modern.

Tahun 1728 Falcon dari Perancis merancang perangkat tenun yang memakai punched cards ( kartu yang berlubang-lubang ) untuk menciptakan variasi pola tenun secara otomatis. Tahun 1741 seorang pembuat jam, Jacques de Vaucanson, menciptakan alat tenun otomatis. Polanya disusun oleh rangkaian lubang – lubang yang dipukulkan pada metal drum. Lubang – lubang itu mengontrol benang-benang opsi dengan mendongkrak dan menurunkan tapak-tapaknya.

Di tahun 1801 Joseph Marie Jacquard ( Perancis ) menciptakan mesin tenun yang menghasilkan pola tenun secara otomatis. Ini adalahsatu tahapan pengembangan maju dari instruksi yang terprogram semenjak alat tenun dikontrol oleh serangkaian punched cards. Kartu-kartu tersebut mempunyai lubang-lubang dan bermanfaat seperti program, dengan meluangkan serangkaian instruksi yang terbaca oleh mesin saat melewati sejumlah susunan tangkai. Pada tahun 1812 lebih dari 11000 mesin tenun ini diproduksi di Perancis.

Punched card Jacquard dari kayu dan foto Jacquard

Tahun 1833 ditemukan konsep pemrosesan data yang menjadi dasar kerja dan prototipe dari komputer kini yaitu mesin Babbage’s Analytical Engine yang diciptakan oleh Charles Babbage.

Mesin tersebut memakai 2 macam kartu yakni operating cards yang menyatakan faedah tertentu yang akan dilaksanakan dan variabel cards yang mengaku data aktual. Mesin pun mempunyai media penyimpanan ( store, sebuah tempat dimana instruksi-instruksi dan variabel-variabel ditabung ) dan arithmatic unit ( mill/CPU ) yang mengerjakan operasi. Instruksi dan data dimasukkan ke dalam mesin itu dengan memakai punched card ( dibaca oleh punched card reader / input section ) dan outputnya didapatkan secara otomatis pada punched card pun ( output section ).

Tahun 1842, Countes Augusta Ada Lovelace umur 19 tahun mempelajari hasil kerja Babbage saat mengunjungi London Mechanic Institute dan bekerja guna Babbage mengembangkan sejumlah ide guna mesin analitik dan mencatat program dengan bahasa assembly simpel untuk perangkat itu. Ada menjadi programmer dunia kesatu. Tahun 1854, teori Aljabar Booelan ditemukan oleh George S.Boole dari Inggris. Teori itu pada kesudahannya mendasari teknik kerja sirkuit di komputer.

Tahap Mekanik Elektronik

Tahun 1887 Dr. Herman Hollerith menciptakan mesin sensus dinamakan Hollerith Desk dengan konsep machine – readable card dan memakai punched card. Hasil perhitungan dengan mesin tersebut diperlihatkan pada dinding mesin, serupa dengan spedometer di jaman sekarang, dengan teknik kerja laksana mekanisme Pascaline.

Sensus di US yang dipungut tahun 1880 memerlukan waktu 7,5 tahun kalkulasi manual guna tabulasi. Waktu tabulasi dengan cara Hollerith lebih cepat, sampai-sampai tahun 1890 perhitungan sensus US memakai mesin Hollerith dan selesai tidak cukup dari 3 tahun. Setelah sensus, Hollerith mengolah mesinnya untuk pemakaian komersial dan pada tahun 1896 menegakkan Tabulating Machine Company ( cikal akan IBM / International Business Machine Corporation ) guna memproduksi dan memasarkan penemuannya. Gambar sebelah kanan atas mengindikasikan persiapan punched card guna sensus di US yaitu pendaftaran data input dengan kode berbentuk lubang-lubang pada kartu dan gambar inilah ini menunjukkan sejumlah contoh format punch card.

Tahap Elektronik

Komputer mekanik memiliki dua kelemahan utama yakni kecepatan komputer diberi batas kelambanan gerak bagian-bagiannya dan transmisi informasi oleh perangkat mekanik ( gir, pengungkit, dsb ) yang tidak praktis. Pada elektronik komputer, unsur yang beralih adalahelektron dan sebuah informasi bisa ditransmisikan dengan arus listrik dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya ( 300.000 km/detik ).

Perkembangan komputer pada pergantian dari mekanik ke elektronik dimulai dengan evolusi komponen dasar dari komponen mekanik menjadi tabung hampa. Berawal dari ditemukannya bola lampu pijar oleh Thomas Alva Edison tahun 1879 dan Edison Effect mengenai elektron dalam ruang hampa pada tahun 1883.

John Ambrose Fleming mengejar Efek Edison dapat menciduk gelombang radio dan mengubahnya menjadi listrik. Fleming menciptakan tabung hampa 2 unsur yang dinamakan dioda. Tahun 1906 Lee de Forest menciptakan trioda yang dapat bermanfaat sebagai penguat sekaligus switch. Penemuan trioda ini dominan pada pertumbuhan komputer digital.

Gambar tabung hampa udara yang digunakan antara beda sebagai berikut.

Komputer digital elektronik kesatu diciptakan tahun 1942, yakni komputer ABC ( Atanasoff – Berry Computer ) memakai tabung hampa udara. Komputer ini mengimplementasikan perhitungan sistem biner untuk menuntaskan persamaan linear dan memakai capasitor guna proses penyimpanan data. Teknologi penyimpanan data ini kini dikenal dengan DRAM ( Dynamic RAM ). Pembuatnya ialah Prof.John V.Atanasoof dan Clifford Berry di Iowa US. Berikut merupakan misal komputer ABC.

Komputer Z3 diciptakan di Jerman oleh Konrad Zuse tahun 1941 nyaris bersamaan dengan komputer ABC. Gambar dibawah ialah Z1 (dibuat tahun 1936-1938) sebab Z3 hancur terpapar bom PD II. Z3 adalahkomputer elektrik-mekanik serbaguna yang bisa diprogram ( general purpose program controlled ) yang kesatu. Di Inggris tahun 1944 Tommy Flowers menciptakan Colossus guna memecahkan kode-kode rahasia Jerman di masa PD II.

Tahun 1944 di US, Howard Aiken berkolaborasi dengan IBM semenjak tahun 1939 menciptakan Harvard Mark I atau IBM ASCC (Automatic Sequence Controlled Calculator) yang adalahkomputer digital otomatis kesatu. Mark I berukuran raksasa dengan berat 5 ton tinggi 8 feet dan panjang 51 feet, mengandung 760000 sparepart dan 5000 mil kabel.

Mesin memakai program untuk membimbing ke serangkaian kalkulasi. Mesin bisa menambahkan, mengalikan, membagi, menghitung faedah trigonometri dan mengerjakan kalkulasi perumahan lainnya dalam 23 digit angka. Penambahan dan pengurangan memerlukan waktu 0,3 detik ( komputer kini dalam 1 detik dapat melakukan lebih dari 1 milyar kali operasi enumerasi ), perkalian tidak cukup dari 6 detik, pembagian tidak cukup dari 16 detik, dan hanya dapat menyimpan 72 angka ( komputer sekarang dapat menyimpan lebih dari 30 juta angka di RAM ).

Gambar inilah ini menunjukkan seorang pekerja di sebuah “lorong” Mark I dan gambar dari di antara empat paper tape readers Mark I.

Salah satu programmer utama Mark I yakni Grace Hopper mengejar “bug” (serangga kecil) yakni seekor ngengat mati yang masuk ke dalam Mark I dan sayapnya menghalangipembacaan lubang pada paper tape. Kata “bug” kemudian dipakai untuk mendefinisikan kehancuran / kekeliruan dan kata “debugging” berarti suatu pekerjaan / kegiatan meniadakan kekeliruan program.

Generasi Pertama ( 1945 – 1959 )

ENIAC ( Electronic Numerical Integrator and Calculator ) diciptakan tahun 1943 – 1945 oleh John Mauchly dan J. Presper Eckert. Merupakan komputer raksasa dengan berat 30 ton, 18000 tabung vakum, 70000 resistor, 10000 kapasitor, memerlukan daya listrik 140 KW sehingga memerlukan ruang eksklusif dengan AC seluas 1500 kaki persegi. Kecepatan melalukan operasi penjumlahan ialah 5000 kali per detik, 300 perkalian per detik. Menggunakan sistem desimal, diprogram secara manual melewati saklar.

Gambar diatas unsur atas mengindikasikan programmer menyerahkan instruksi dengan teknik menghubungkan antar komponen dengan saklar. Gambar diatas unsur bawah mengindikasikan seorang teknisi menggali dan mengganti suatu tabung hampa yang bobrok dari 18000 tabung hampa. Tahun 1955 ENIAC tidak dipakai lagi. Tahun 1946 John Von Neuman ( konsultan ENIAC ) menciptakan makalah yang menganjurkan pembuatan komputer stored program concept memakai angka binary yakni disajikan dengan 2 digit yakni 0 dan 1, dengan struktur inilah ini :

Main memory guna menyimpan data dan instruksi, ALU menggarap operasi data biner( +, -, x, : ), Control Unit menginterpretasikan instruksi dari memory dan mengeksekusi, perlengkapan I/O dikendalikan control unit. Konsep itu menjadi tonggak sejarah terciptanya komputer digital modern. Mesin dengan konsep itu selesai diciptakan tahun 1952, diberi nama IAS dan menjadi prototipe untuk komputer canggih selanjutnya. Komputer jaman kini masih memakai arsitektur IAS. Berikut ini struktur dari IAS :

Memori IAS :

1000 tempat penyimpan ( word ) setiap terdiri 40 binary digit ( bit )
Data dan instruksi ditabung di kenangan sehingga bilangan dalam format biner dan instruksi dalam kode biner.
Setiap bilangan ditetapkan sebuah bit tanda dan 39 bit nilai.

Sebuah word dapat pun terdiri dari 20 bit instruksi, setiap instruksi terdiri dari 8 bit kode operasi (op code) yang menspesifikasikan operasi yang akan disusun dan suatu 12 bit alamat yang menandai di antara word di dalam kenangan (bilangan dari 0 hingga 999)

CU dan ALU mengandung lokasi-lokasi penyimpan yang dinamakan register, yakni :

MBR (Memory Buffer Register)

Berisi suatu word yang akan ditabung di dalam kenangan atau dipakai untuk menerima word dari memori.

MAR (Memory Address Register)

Menentukan alamat word di kenangan untuk dituliskan dari MBR atau dibaca ke MBR.

IR (Instruction Register)

Berisi instruksi 8 bit op code yang bakal dieksekusi

IBR (Instruction Buffer Register)

Digunakan guna menyimpan sedangkan instruksi sebelah kanan word di dalam memori

PC ( Program Counter )

Berisi alamat pasangan instruksi berikutnya yang akan dipungut dari memori

AC ( Akumulator ) dan MQ ( Multiplier-Quetient )

Digunakan guna menyimpan sedangkan operand dan hasil operasi ALU, contoh hasil perkalian 2 buah bilangan 40 bit ialah sebuah bilangan 80 bit, maka 40 bit yang sangat berarti ( most significant bit ) ditabung di AC dan 40 bit yang tidak cukup berarti ( least significant bit ) ditabung di MQ

Von Newman dinyatakan seorang jenius, umur 6 tahun dapat menceritakan lelucon dalam bahasa Yunani klasik,usia 8 tahun dapat menyelesaikan soal-soal kalkulus. Bisa mengisahkan kembali isi dari suatu kitab kata per kata yang pernah dibacanya bertahun-tahun yang lalu,dapat menyimak halaman kitab telepon dan menuliskannya kembali.

Pernah menuntaskan suatu persoalan perhitungan dengan hanya beranggapan (menghitung dengan pikiran) dalam masa-masa 6 menit, sementara profesor lainnya menyelesaikannya dengan pertolongan kalkulator mekanik perlu waktu berjam-jam.

Tahun 1947 John Mauchly dan J. Presper Eckert menciptakan EDVAC yang adalahkelanjutan ENIAC dan berkolaborasi dengan von Newman untuk memakai konsep von Newman yakni program ditabung dalam kenangan komputer. Komputer ini dirancang guna memenuhi keperluan Laboratorium Riset Balistik kepunyaan departemen pertahanan US. Aplikasi yang bisa diselesaikan ialah penghitungan besar sudut rudal balistik sampai-sampai rudal tepat tentang sasaran.

Tahun 1951 John Mauchly dan J. Presper Eckert menciptakan komputer komersial kesatu yang dipakai untuk software bisnis dan administrasi yakni UNIVAC I. Terjual sejumlah 46 buah dan dipakai untuk sekian banyak kepentingan diantaranya Biro Sensus Dept. Perdagangan US, Universitas New York, perusahaan asuransi Prudential, General Electric.

Tahun 1953 IBM yang adalahpabrik perlengkapan punchcard menciptakan IBM seri 701 yakni komputer kesatu IBM dengan konsep stored program dipakai untuk keperluan software scintific. Tahun 1955 seri IBM 702 untuk software bisnis. Merupakan mula dari seri 700/7000 yang menciptakan IBM menjadi pabrik komputer yang dominan.

Ciri umum komputer generasi kesatu :

Teknologi dasar memakai tabung hampa udara (vaccum tube)
Program diciptakan dengan bahasa mesin
Memori utama memakai teknologi magnetic core storage
Ukuran jasmani komputer besar
Fisik komputer cepat panas, perlu ruangan ber-AC
Membutuhkan daya listrik besar
John Mauchly dan J. Presper Eckert dan beberapa konsol UNIVAC

Generasi Kedua (1959 – 1963)

Ditemukannya transistor sebagai semikonduktor yang bermanfaat sebagai penguat, switch, modulasi sinyal, dll. Fungsi tabung hampa trioda Fleming tercakup didalamnya. Ukuran lebih kecil, murah, disipasi panas sedikit, tercipta dari silicon. Dibuat tahun 1947 oleh William Shockley, John Bardeen, Walter Brattain dari Bell Telephone Laboratories. Komputer Generasi II diantaranya DEC PDP-1, UNIVAC III, IBM 7000, NRC 300 guna menangani sistem penjualan cash register.

Ciri komputer Generasi II :

teknologi dasar rangkaiannya transistor.
menggunakan bahasa pemrograman Fortran, Cobol, Algol, dll.
kapasitas kenangan utama lebih banyak dengan keterampilan menyimpan puluhan ribu karakter.
menggunakan kenangan sekunder berupa magnetic tape dan magnetic disk untuk meningkatkan kapasitas.
aplikasi yang dijalankan bisnis dan teknik.
ukuran jasmani lebih kecil dikomparasikan komputer generasi kesatu.
membutuhkan lebih tidak banyak daya listrik.

Generasi Ketiga ( 1963 – 11970

Jack S Kilby seorang karyawan Texas Instrument yang kesatu memiliki gagasan untuk membulatkan seluruh komponen dalam satu blok ( monolith ) semikonduktor dan diwujudkannya tahun 1958 menciptakan IC kesatu. Komputer yang mewakili generasi ini IBM S/360 tahun 1964, DG-NOVA, dll

Ciri komputer Generasi III :

teknologi dasar pembangun susunan yang digunakan ialah IC ( integrated circuit )
pemakaian sistem operasi lebih bervariasi dicocokkan keperluan, hadir DOS,
piranti keluaran layar terminal yang dapat memperlihatkan gambar dan grafik. Kemampuan menyimak tinta magnetic dengan MICR ( Magnetic Ink Caracters Recognation ) reader.
menggunakan kenangan sekunder dengan kapasitas yang lebih banyak yaitu magnetic disk yang bisa menyimpan jutaan karakter.
mempunyai fitur multiprocessing dan multiprogramming yakni dapat memproses sebanyak data dari sekian banyak sumber yang bertolak belakang dan dapat menggarap begerapa program secara bersamaan.
mempunyai fitur jaringan, satu komputer bisa berkomunikasi dengan komputer lain. Kecepatan proses yang lebih baik. Satuan nanoseconds per detik
kapasitas kenangan lebih besar, bisa menyimpan ratusan ribu karakter
pemakaian daya listrik lebih hemat.

Generasi Keempat ( 1963 – Sekarang )

LSI dan VLSI ialah teknologi pemampatan komponen elektronik dalam 1 chip ( IC ). Jadi adalahpemadatan beribu – ribu IC yang dijadikan satu dalam suatu lempengan pesegi empat yang memuat rangkaian-rangkaian terpadu didalamnya. Klasifikasi chip IC menurut jumlah komponen lektronik di dalamnya :

SSI ( Small Scale Integration ) : hingga 100 komponen elektronik per chip
MSI ( Medium Scale Integration ) : 100 – 3000 komponen elektronik per chip
LSI ( Large Scale Integration ) : 3000 – 100000 komponen elektronik per chip
VLSI ( Very Large Scale Integration ) : 100000 – 1 juta komponen elektronik per chip
ULSI ( Ultra Large Scale Integration ) : lebih dari 1 juta komponen elektronik per chip

Pemampatan komponen adalah hal yang logis untu dalil ekonomis dan kecepatan. Semakin mampat maka ongkos untuk membangunnya semakin tidak banyak dan kecepatannya semakin tinggi sebab jarak antar komponen semakin dekat. Ide pemampatan berikutnya ialah WSI ( Wafer Scale Integration ) yaitu membulatkan seluruh unsur fungsional komputer dalam 1 chip.

Komputer generasi ini dibuka dari IBM S/370, komputer individu seperti IBM guna PowerPC, Intel, Sun dengan SuperSPARC, AMD, Hawlet Packard, dll.

Generasi Kelima ( Sekarang – … )

Berbagai usaha untuk mengejar teknologi baru, di antara pelopor ialah Jepang dengan proyek ICOT (Institute for New Computer Technology).

Demikian Pembahasan Tentang Arsitektur Komputer: Pengertian, Organisasi dan Evolusi Komputer dari Pendidikanmu

Semoga Bermanfaat Bagi Para Pembaca

Berita Artikel Lainnya:

0share
0
0
0
0
0
0