Evolusi Arsitektur Komputer (Tugas Softskill 1)

Sekarang ini penggunaan komputer sudah menjadi hal yang biasa digunakan untuk kalangan umum, dibandingkan dengan tahun-tahun awal dalam pembuatan komputer yang masih dalam bentuk besar dan belum bisa dibawa kemana-mana (portable). Dibandingkan dengan era dahulu dimana penggunaan komputer hanya terbatas pada instansi-instansi besar yang dalam penggunannyapun kebanyakan hanya digunakan sebatas untuk mengetik laporan dan semisalnya saja. Namun pada era sekarang ini komputer sudah berkembang lebih jauh lagi, khususnya pada urusan teknologi dan bentuk fisik dari komputer itu sendiri yang cukup signifikan perubahannya. Untuk itulah tugas kali ini akan membahas tentang ``Evolusi Arsitektur Komputer`

A.Struktur Dasar Komputer.

Suatu sistem komputer terdiri dari lima unit struktur dasar, yaitu:

- Unit masukan (Input Unit) yaitu dimana terdapat perintah atau instruksi yang dilakukan kepada komputer oleh pengguna

- Unit kontrol (Control Unit) merupakan suatu unit yang berfungsi untuk mengontrol atau mengendalikan semua yang terdapat dalam komputer

- Unit logika dan aritmatika (Arithmetic & Logical Unit / ALU) adalah suatu unit dimana berisi fungsi-fungsi logika dan matematika atau perhitungan

- Unit memori/penyimpanan (Memory / Storage Unit) yaitu unit penyimpanan dana yang dilakukan komputer

- Unit keluaran (Output Unit) merupakan suatu hasil yang diharapkan dari suatu inputan yang telah dimasukkan

        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.

        Arsitektur Komputer lebih cenderung pada kajian atribut–atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer. Contohnya, set instruksi, aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O.Sebagai contoh apakah suatu komputer perlu memiliki instruksi pengalamatan pada memori merupakan masalah rancangan arsitektural. Apakah instruksi pengalamatan tersebut akan diimplementasikan secara langsung ataukah melalui mekanisme cache adalah kajian organisasional.

Perspektif Historis

        Historis/sejarah arsitektur komputer yaitu :

1940 – 1956 : Relay dan Tabung Vakum

1956 – 1963 : Dioda dan Transistor

1964 – 1971 : Integrated Circuit (SSI/MSI)

1971 – Sekarang : Mikroprosesor (LSI/VLSI)

Sekarang – Masa depan : Kecerdasan Buatan

Generasi I (1940 – 1956)

>Menggunakan tabung vakum

>Menimbulkan suhu panas yang tinggi

>Membutuhkan tempat yang luas

>Lebih cepat daripada komputer mekanik

>Kapasitas penyimpanan terbatas (1000-4000 byte)

>Menggunakan punched card untuk memasukkan data

>Informasi bahasa mesin disimpan dalam magnetic drum

>Hasil operasi ditulis dalam kartu kosong

Contoh dari komputer generasi pertama, adalah :

• ENIAC (Elektronic Numerical Integrator And Calculator) dimulai tahun 1942.
• HARDVARD MARK II dibuat pada bulan juli tahun 1947 dan mempunyai kemampuan 12 kali lebih besar daripada HARDVARD MARK II.

2. Komputer Generasi Kedua (1959 – 1964)

• Komponen yang digunakan adalah transistor untuk sirkuitnya, dikembangkan di Bell Laboratories  oleh John Bordeen, William Shockley dan Wolther Brattain pada tahun 1947.

Generasi II (1956 – 1963)

>Menggunakan transistor

>Magnetic core sebagai penyimpanan internal

>Kapasitas penyimpanan (4 – 32Kbyte)

>I/O lebih cepat (berorientasi pita)

>Bahasa pemrograman tingkat tinggi (COBOL,FORTRAN, ALGOL)

>Ukuran lebih kecil dari komputer generasi I

>Penurunan suhu dibandingkan komputer generasi I

Contoh dari komputer generasi kedua, adalah : IBM model 1620, IBM model 1401, dll.

Generasi III (1964-1971)

>Menggunakan Integrated Circuit

>Magnetic Core dan penyimpanan yang padat (solidstate) berkapasitas 32Kb – 3Mb

>Lebih fleksibel dengan I/O. Berorientasi disk

>Ukuran lebih kecil dibandingkan dengan komputer generasi II

>Penggunaan bahasa pemrograman tingkat tinggi lebih luas

>Munculnya komputer mini

Contoh dari komputer generasi ketiga, adalah : IBM S/370 dan UNIVAC 1106

Generasi IV (1971 – Sekarang)

>Menggunakan mikroprosesor

>Kapasitas penyimpanan lebih besar dari 3Mb

>Peningkatan dalam rancangan modular dan kompabilitas antara peralatan yang disediakan oleh pabrik yang berbeda

>Tersedianya program yang canggih untuk aplikasi tertentu

>Kecanggihan peralatan I/O yang meningkat

Generasi V (sekarang – masa depan)

>Implementasi mekanisme dasar untuk kesimpulan, asosiasi dan pembelajaran dalam perangkat lunak

>Intelegensi buatan dasar

>Implementasi mekanisme dasar untuk mengambil dan mengatur dasar pengetahuan

>Pemanfaatan pengenalan pola

Klasifikasi Arsitektur Komputer

Pada komputer terdapat berbagai klasifikasinya dalam hal apapun. Setiap komputer tentunya memilik klasifikasi masing-masing. Disini membahas mengenai klasifikasi arsitekturnya menurut Von Neumann dan Non Von Neumann.

Kriteria mesin Von Neumann :

1. Mempunyai subsistem hardware dasar yaitu sebuah CPU, sebuah memori dan sebuah
   I/O sistem.
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)

Satu CPU yang mengeksekusi instruksi satu persatu dan menjemput atau menyimpan data satu persatu.

2. SIMD (Single Instruction Stream, Multiple Data Stream)

Satu unit kontrol yang mengeksekusi aliran tunggal instruksi, tetapi lebih dari satu Elemen Pemroses.

3. MISD (Multiple Instruction Stream, Single Data Stream)

Mengeksekusi beberapa program yang berbeda terhadap data yang sama. Ada dua kategori :

• Mesin dengan Unit pemroses berbeda dengan instruksi yang berbeda dengan data yang sama (sampai sekarang tidak ada mesin yang seperti ini).
• Mesin, dimana data akan mengalir ke elemen pemroses serial.

4. MIMD (Multiple Instruction Stream, Multiple Data Stream)

Juga disebut multiprocessors, dimana lebih dari satu proses dapat dieksekusi berikut terhadap dengan datanya masing-masing,

Kualitas Arsitektur Komputer

Kualitas arsitektur komputer merupakan suatu yang menentukan komputer itu baik atau tidak. Komputer dikatakan baik jika memiliki kualitas yang baik dalam hal apapun. Begitu juga komputer dikatakan tidak baik jika komputer tersebut tidak dapat memenuhi apa yg diperintahkan atau diinginkan pengguna. Hal yang dipenuhi inilah yang disebut dengan kualitas. Adapun kualitas arsitektur komputer yaitu :

1. Generalitas

Generalitas adalah ukuran besarnya jangkauan aplikasi yang bisa cocok dengan arsitektur. dan komputer yang terutama digunakan untuk aplikasi bisnis menggunakan aritmetik decimal. Sistem umum memberikan dua jenis aritmetik. Salah satu pembahasan utama oleh kalangan peneliti komputer selama tahun 1980-an adalah persoalan bagusnya generalitas. Salah satu argumen komersial dalam menerapkan generalitas adalah bahwa, karena ia menyebabkan perancangan komputer menjadi sulit, perusahaan yang melakukan perancangan tersebut bisa mengurangi peniruan rancangan oleh perusahaan lain.

2. Daya Terap

Daya terap (applicability) adalah pemanfaatan arsitektur untuk penggunaan yang telah direncanakannya. Buku ini membahas komputer yang terutama dirancang untuk satu dari dua area aplikasi utama : (1) aplikasi ilmiah dan teknis dan (2) aplikasi komersil biasa. Aplikasi ilmiah dan teknis adalah aplikasi yang biasanya untuk memecahkan persamaan kompleks dan untuk penggunaan aritmetik floating point ekstensif.

3. Efisiensi

Efisiensi adalah ukuran rata-rata jumlah hardware dalam komputer yang selalu sibuk selama penggunaannya biasa. Arsitektur yang efisien memungkinkan (namun tidak memastikan) terjadinya implementasi yang efisien. Salah satu sifat arsitektur yang efisien adalah bahwa ia secara relatif cenderung sederhana. Karena untuk merancang sistem yang kompleks secara benar begitu sulit, maka kebanyakan komputer mempunyai sebuah komputer inti (core computer) efisien yang sederhana, yaitu CU.

4. Kemudahan Penggunaan

Kemudahan penggunaan arsitektur adalah ukuran kesederhanan bagi programmer sistem untuk mengembangkan atau membuat software untuk arsitektur tersebut, misalnya sistem pengoperasiannya atau compilernya. Oleh karena itu, kemudahan penggunaan ini merupakan fungsi ISA dan berkaitan erat dengan generalitas.

5. Daya Terap

Dua ukuran yang terakhir daya tempa dan daya kembang umumnya berlaku untuk implementasi komputer dalam satu rumpun. Daya terap arsitektur adalah ukuran kemudahan bagi perancang untuk mengimplementasikan komputer (yang mempunyai arsitektur itu) dalam jangkauan yang luas. Pada Apple Macintosh atau IBM PC AT, spesifIkasi arsitekturnya jauh lebih lengkap, sehingga semua implementasi hampir sama.

6. Daya Kembang

Daya kembang (expandability) adalah ukuran kemudahan bagi perancang untuk meningkatkan kemampuan arsitektur, misalnya kemampuan ukuran memori maksimumnya atau kemampuan aritmetiknya. Dalam hal ini, daya kembang juga berkaitan dengan jumlah CPU yang dapat digunakan oleh system secara efektif. Barrier (penyangga) pada komputer yang mempunyai CPU lebih dari satu umumnya tidak jelas. Jika programmer sistem mendapatkan kesulitan untuk menyinkronkan CPU-CPU, rnisalnya, maka sinkronisasi ini secara efektif akan membatasi jumlah CPU yang dapat digunakan sistem.

Referensi:

https://www.slideshare.net/mobile/Gat51Chong/arsitektur-komputer-evolusi

https://www.scribd.com/mobile/doc/131981331/Makalah-Arsitektur-Komputer-Evolusi-Komputer

nelly_sofi.staff.guxnadarma.ac.id/Downloads/files/35635/Arsitektur+Komputer.pdf

http://deky.students.uii.ac.id/2012/01/08/organisasi-dan-arsitektur-komputer/