EVOLUSI ARSITEKTUR KOMPUTER

     I. Pengertian Komputer

     Komputer adalah alat yang dipakai untuk mengolah data menurut perintah yang telah dirumuskan. Kata komputer semula dipergunakan untuk menggambarkan orang yang perkerjaannya melakukan perhitungan aritmatika, dengan atau tanpa alat bantu, tetapi arti kata ini kemudian dipindahkan kepada mesin itu sendiri. Asal mulanya, pengolahan informasi hampir eksklusif berhubungan dengan masalah aritmatika, tetapi komputer modern dipakai untuk banyak tugas yang tidak berhubungan dengan matematika.

     Secara luas, Komputer dapat didefinisikan sebagai suatu peralatan elektronik yang terdiri dari beberapa komponen, yang dapat bekerja sama antara komponen satu dengan yang lain untuk menghasilkan suatu informasi berdasarkan program dan data yang ada. Adapun komponen komputer adalah meliputi : Layar Monitor, CPU, Keyboard, Mouse dan Printer (sebagai pelengkap). Tanpa printer komputer tetap dapat melakukan tugasnya sebagai pengolah data, namun sebatas terlihat dilayar monitor belum dalam bentuk print out (kertas).

     Dalam definisi seperti itu terdapat alat seperti slide rule, jenis kalkulator mekanik mulai dari abakus dan seterusnya, sampai semua komputer elektronik yang kontemporer. Istilah lebih baik yang cocok untuk arti luas seperti “komputer” adalah “yang memproses informasi” atau “sistem pengolah informasi.”

     Saat ini, komputer sudah semakin canggih. Tetapi, sebelumnya komputer tidak sekecil, secanggih, sekeren dan seringan sekarang. Sejarah Komputer menurut generasinya adalah :

• Alat Hitung Tradisional
• Komputer Generasi Pertama
• Komputer Generasi Kedua
• Komputer Generasi Ketiga
• Komputer Generasi Keempat
• Komputer Generasi Kelima

     

     II. Alat Hitung Tradisional

     Yang muncul sekitar 5000 tahun yang lalu di Asia kecil dan masih digunakan di beberapa tempat hingga saat ini dapat dianggap sebagai awal mula mesin komputasi. Alat ini memungkinkan penggunanya untuk melakukan perhitungan menggunakan biji-bijian geser yang diatur pada sebuah rak. Para pedagang di masa itu menggunakan abacus untuk menghitung transaksi perdagangan. Seiring dengan munculnya pensil dan kertas, terutama di Eropa,abacus kehilangan popularitasnya.

Gambar 1. Alat Hitung Tradisional

     Pada masa berikutnya, beberapa insinyur membuat penemuan baru lainnya. Vannevar Bush (1890-1974) membuat sebuah kalkulator untuk menyelesaikan persamaan differensial di tahun 1931. Mesin tersebut dapat menyelesaikan persamaan differensial kompleks yang selama ini dianggap rumit oleh kalangan akademisi. Mesin tersebut sangat besar dan berat karena ratusan gerigi dan poros yang dibutuhkan untuk melakukan perhitungan. Pada tahun 1903, John V. Atanasoff dan Clifford Berry mencoba membuat komputer elektrik yang menerapkan aljabar Boolean pada sirkuit elektrik.

     

     III. Komputer Generasi Pertama

     Perkembangan komputer dari masa kemasa terus mengalami peningkatan yang sangat pesat. Penciptaan perangkat elektronik ini dimulai pada tahun 1940an dengan memanfaatkan tabung hampa udara. Salah satu hasil nyata computer generasi pertama ini adalah ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer). Pada tahun 1943 John Mauchly, seorang Profesor teknik elektro dari University of Pennsylvania beserta mahasiswanya, John Eckert mengusulkan untuk membangun satu komputer general-purpose menggunakan vacuum tubes (tabung hampa udara). Ide tersebut selanjutnya diterima oleh angkatan darat pemerintah setempat. Mesin yang dihasilkan memiliki bobot 30 ton dengan luas 1500 meter persegi dan terdiri atas lebih dari 18.000 vacuum tubes. Komputer ini direncanakan sebagai alat pembuatan jarak dan tabel lintasan peluru kendali senjata baru. Proyek ENIAC berhasil diselesaikan pada tahun 1946 sehingga merupakan satu usaha yang terlambat untuk dimanfaatkan pada perang dunia ke dua, namun mesin ini masih digunakan sampai tahun 1955. Komputer ENIAC bekerja menggunakan sistem bilangan desimal, bukan biner . Mesin ini memiliki memori yang terdiri atas 20 akumulator dan setiap akumulator menampung 10 digit desimal. ENIAC diprogram secara manual dengan switch, membutuhkan konsumsi daya sebesar 140Kw serta mampu melakukan 5000 operasi penjumlahan per detik.

Gambar 2. Komputer Generasi Pertama

     Komputer generasi pertama selanjutnya adalah Von Neumann Machine / Turing. Tahun 1945 Von Neumann yang merupakan seorang ahli matematika sekaligus konsultan proyek ENIAC memperbaiki kelemahan pada ENIAC dengan menciptakan EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer). EDVAC merupakan komputer pertama menggunakan stored-program concept. Selanjutnya pada tahun 1946 Von Neumann beserta koleganya mulai mendesain satu komputer stored-program concept yang disebut sebagai komputer IAS di Princeton Institute for Advanced Studies. IAS (Computer of Institute for Advanced Studies) selesai dibangun pada tahun 1952. Struktur dari von Neumann machine tampak padda gambar 3 di bawah. Komputer dengan konsep stored-program memiliki memori utama untuk menyimpan data maupun instruksi, Arithmetic Logic Unit (ALU), untuk mengolah data biner, Control Unit untuk melakukan kontrol terhadap instruksi–instruksi di dalam memori serta I/O untuk berinteraksi dengan lingkungan luar.

     Spesifikasi detail dari komputer IAS yaitu memiliki 1000 lokasi penyimpanan dengan kapasitas masing-masing 40 bit words untuk menyimpan data dan intruksi. Data dan instruksi yang ada direpresentasikan dalam bentuk biner dengan jumlah instruksi sebesar 2 x 20 bit. Selanjutnya set register ( storage dalam CPU ) pada komputer ini terdiri atas Memory Buffer Register, Memory Address Register, Instruction Register, Instruction Buffer Register, Program Counter, Accumulator, dan Multiplier Quotient. Gambar 4 menunjukan struktur komputer IAS secara detail. Memory Buffer Register (MBR), berisi sebuah word yang akan disimpan di dalam memori atau digunakan untuk menerima word dari memori. Memory Address Register (MAR), untuk menentukan alamat word di memori untuk dituliskan dari MBR atau dibaca oleh MBR. Instruction Register (IR), berisi instruksi 8 bit kode operasi yang akan dieksekusi. Instruction Buffer Register (IBR), digunakan untuk penyimpanan sementara instruksi sebelah kanan word di dalam memori. Program Counter (PC), berisi alamat pasangan instruksi berikutnya yang akan diambil dari memori. Accumulator (AC) dan Multiplier Quotient (MQ), digunakan untuk penyimpanan sementara operand dan hasil ALU. Misalnya, hasil perkalian 2 buah bilangan 40 bit adalah sebuah bilangan 80 bit; 40 bit yang paling berarti (most significant bit) disimpan dalam AC dan 40 bit lainnya (least significant bit) disimpan dalam MQ.

     IAS beroperasi secara berulang membentuk siklus instruksi. Komputer IAS memiliki 21 instruksi, yang dapat dikelompokkan menjadi 5 seperti berikut ini : Data tranfer, memindahkan data di antara memori dengan register – register ALU atau antara dua register ALU sendiri. Unconditional branch, perintah – perintah eksekusi percabangan tanpa syarat tertentu. Conditional branch, perintah – perintah eksekusi percabangan yang memerlukan syarat tertentu agar dihasilkan suatu nilai dari percabangan tersebut. Arithmetic, kumpulan operasi – operasi yang dibentuk oleh ALU. Address Modify, instruksi – instruksi yang memungkinkan pengubahan alamat saat di komputasi sehingga memungkinkan fleksibilitas alamat yang tinggi pada program.

     Pada tahun 1947 Eckert-Mauchly mendirikan Eckert-Mauchly Computer Corporation. Perusahaan ini sudah mulai melakukan komersialisasi komputer. Komputer generasi pertama yang dikomersialkan adalah UNIVAC I (Universal Automatic Computer). UNIVAC I menjadi tulang punggung perhitungan sensus di USA. Pada tahun tersebut merupakan tahun kelahiran industri komputer dengan munculnya 2 buah perusahaan yang saat itu mendominasi pasar, yaitu Sperry dan IBM. Tahun 1950 diluncurkan UNIVAC II, dengan karakteristik komputasi yang lebih cepat serta kapasitas memory yang lebih besar. Pada tahun 1953 IBM memproduksi stored program computer pertamanya yang diberi nama IBM seri 701. Komputer ini memiliki kemampuan untuk melakukan kalkulasi scientific. IBM seri 702 dipasarkan pada tahun 1955, denggan kemampuan untuk membantu aplikasi bisnis. Pada tahun selanjutnya IBM mengeluarkan seri 700/7000.

     

     IV. Komputer Generasi Kedua

    Pada komputer generasi kedua terjadi perubahan unit pemrosesan yang sebelumnya memanfaatkan vacuum tube (tabung hama udara) berubah menjadi transistor. Kelebihan yang dimiliki oleh transistor adalah secara ukuran lebih kecil, secara bobot lebih ringan, dan memiliki disipasi daya lebih rendah. Transistor berupa perangkat yang berbentuk padat (Solid State device) dan terbuat dari pasir silikon. Transistor ditemukan oleh William Shockley dan kawan-kawan pada tahun 1947 di Laboratorium Bell.

\

Gambar 3. Komputer Generasi Kedua

     Komputer berbasis transistor merupakan mesin generasi kedua. Perusahaan NCR & RCA mulai memproduksi small transistor machines, sementara IBM meluncurkan seri 7000 dan DEC membuat PDP-1. 

     

     V. Komputer Generasi Ketiga

     Komputer organisasi ketiga memanfaatkan Integrated Circuit (IC) sebagai pengganti transistor. IC merupakan kumpulan dari puluhan transistor yang dipadukan secara bersama dalam satu chip tunggal. IC juga dikenal sebagai perangkat microelectronics yang secara literature berarti “small electronics”. IC terbentuk dari kumpulan gate, kumpulan memori dan interkoneksinya yang dapat dibuat dengan semikonduktor. Generasi komputer dari tahun ke tahun dapat dirangkum sebagai berikut :

• Vacuum Tube – 1946-1957
• Transistor - 1958-1964
• Small Scale Integration -1965 used up to 100 devices on a chip
• Medium scale integration – to 1971 used 100-3,000 devices on a chip
• Large scale integration – 1971-1977 used 3,000 – 100,000 devices on a chip
• Very large scale integration – 1978 to date, used 100,000 – 100,000,000 devices on a chip
• Ultra large scale integration, used over 100,000,000 devices on a chip

     Contoh dari komputer generasi ketiga yang diluncurkan oleh IBM pada tahun 1964 adalah IBM seri 360. Komputer ini memiliki karakteristik berupa kemiripan pada set instruksi atau identik, dalam kelompok komputer ini berbagai model yang dikeluarkan menggunakan set instruksi yang sama sehingga mendukung kompabilitas sistem maupun perangkat kerasnya. Selain itu IBM seri 360 juga memiliki sistem operasi mirip atau identik, ini merupakan feature yang menguntungkan konsumen sehingga apabila kebutuhan menuntut penggantian komputer tidak kesulitan dalam sistem operasinya karena sama. Pada komputer seri ini kecepatan meningkat, model – model yang ditawarkan mulai dari kecepatan rendah sampai kecepatan tinggi untuk penggunaan yang dapat disesuaikan konsumen sendiri. Seri 360 juga memiliki ukuran memori yang lebih besar, semakin tinggi modelnya akan diperoleh semakin besar memori yang digunakan selain itu juga harga yang meningkat, semakin tinggi modelnya maka harganya semakin mahal.

Gambar 4. Komputer Generasi Ketiga

     Contoh lain komputer generasi ketiga adalah DEC PDP-8 yang merupakan minicomputer pertama kali. Komputer ini diciptakan pada 1964 dan mesin yang dibuat sudah tidak memerlukan air conditioned room. DEC PDP-8 merupakan embedded applications dan OEM yang memiliki arsitektur sangat berbeda dengan IBM terutama bagian sistem bus. Pada komputer ini menggunakan omnibus system sebagai mana tampak pada gambar 8 dibawah. Sistem ini terdiri atas 96 buah lintasan sinyal yang terpisah, yang digunakan untuk membawa sinyal – sinyal kontrol, alamat maupun data. Arsitektur bus seperti PDP-8 ini nantinya digunakan oleh komputer – komputer modern.

     VI. Komputer Generasi Keempat

     Setelah IC, tujuan pengembangan menjadi lebih jelas: mengecilkan ukuran sirkuit dan komponen-komponen elektrik. Large Scale Integration (LSI) dapat memuat ratusan komponen dalam sebuah chip. Pada tahun 1980-an, Very Large Scale Integration (VLSI) memuat ribuan komponen dalam sebuah chip tunggal.

Gambar 5. Komputer Generasi Keempat

    Ultra-Large Scale Integration (ULSI) meningkatkan jumlah tersebut menjadi jutaan. Kemampuan untuk memasang sedemikian banyak komponen dalam suatu keping yang berukurang setengah keping uang logam mendorong turunnya harga dan ukuran komputer. Hal tersebut juga meningkatkan daya kerja, efisiensi dan keterandalan komputer. Chip Intel 4004 yang dibuat pada tahun 1971membawa kemajuan pada IC dengan meletakkan seluruh komponen dari sebuah komputer (central processing unit, memori, dan kendali input/output) dalam sebuah chip yang sangat kecil. Sebelumnya, IC dibuat untuk mengerjakan suatu tugas tertentu yang spesifik. Sekarang, sebuah mikroprosesor dapat diproduksi dan kemudian diprogram untuk memenuhi seluruh kebutuhan yang diinginkan. Tidak lama kemudian, setiap piranti rumah tangga seperti microwave, oven, televisi, dan mobil dengan electronic fuel injection (EFI) dilengkapi dengan mikroprosesor.

     Perkembangan yang demikian memungkinkan orang-orang biasa untuk menggunakan komputer biasa. Komputer tidak lagi menjadi dominasi perusahaan-perusahaan besar atau lembaga pemerintah. Pada pertengahan tahun 1970-an, perakit komputer menawarkan produk komputer mereka ke masyarakat umum. Komputer-komputer ini, yang disebut minikomputer, dijual dengan paket piranti lunak yang mudah digunakan oleh kalangan awam. Piranti lunak yang paling populer pada saat itu adalah program word processing dan spreadsheet. Pada awal 1980-an, video game seperti Atari 2600 menarik perhatian konsumen pada komputer rumahan yang lebih canggih dan dapat diprogram.

      Pada tahun 1981, IBM memperkenalkan penggunaan Personal Computer (PC) untuk penggunaan di rumah, kantor, dan sekolah. Jumlah PC yang digunakan melonjak dari 2 juta unit di tahun 1981 menjadi 5,5 juta unit di tahun 1982. Sepuluh tahun kemudian, 65 juta PC digunakan. Komputer melanjutkan evolusinya menuju ukuran yang lebih kecil, dari komputer yang berada di atas meja (desktop computer) menjadi komputer yang dapat dimasukkan ke dalam tas (laptop), atau bahkan komputer yang dapat digenggam (palmtop).

    IBM PC bersaing dengan Apple Macintosh dalam memperebutkan pasar komputer. Apple Macintosh menjadi terkenal karena memopulerkan sistem grafis pada komputernya, sementara saingannya masih menggunakan komputer yang berbasis teks. Macintosh juga memopulerkan penggunaan piranti mouse.

      Pada masa sekarang, kita mengenal perjalanan IBM compatible dengan pemakaian CPU: IBM PC/486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV (Serial dari CPU buatan Intel). Juga kita kenal AMD k6, Athlon, dsb. Ini semua masuk dalam golongan komputer generasi keempat.

     Seiring dengan menjamurnya penggunaan komputer di tempat kerja, cara-cara baru untuk menggali potensial terus dikembangkan. Seiring dengan bertambah kuatnya suatu komputer kecil, komputer-komputer tersebut dapat dihubungkan secara bersamaan dalam suatu jaringan untuk saling berbagi memori, piranti lunak, informasi, dan juga untuk dapat saling berkomunikasi satu dengan yang lainnya. Jaringan komputer memungkinkan komputer tunggal untuk membentuk kerjasama elektronik untuk menyelesaikan suatu proses tugas. Dengan menggunakan perkabelan langsung (disebut juga Local Area Network atau LAN), atau kabel telepon, jaringan ini dapat berkembang menjadi sangat besar.

     VII. Komputer Generasi Kelima

     Mendefinisikan komputer generasi kelima menjadi cukup sulit karena tahap ini masih sangat muda. Contoh imajinatif komputer generasi kelima adalah komputer fiksi HAL9000 dari novel karya Arthur C. Clarke berjudul 2001: Space Odyssey. HAL menampilkan seluruh fungsi yang diinginkan dari sebuah komputer generasi kelima. Dengan kecerdasan buatan (artificial intelligence atau AI), HAL dapat cukup memiliki nalar untuk melakukan percapakan dengan manusia, menggunakan masukan visual, dan belajar dari pengalamannya sendiri.

Gambar 6. Komputer Generasi Kelima

     Walaupun mungkin realisasi HAL9000 masih jauh dari kenyataan, banyak fungsi-fungsi yang dimilikinya sudah terwujud. Beberapa komputer dapat menerima instruksi secara lisan dan mampu meniru nalar manusia. Kemampuan untuk menterjemahkan bahasa asing juga menjadi mungkin. Fasilitas ini tampak sederhana. Namun fasilitas tersebut menjadi jauh lebih rumit dari yang diduga ketika programmer menyadari bahwa pengertian manusia sangat bergantung pada konteks dan pengertian ketimbang sekedar menterjemahkan kata-kata secara langsung.

     Banyak kemajuan di bidang desain komputer dan teknologi yang semakin memungkinkan pembuatan komputer generasi kelima. Dua kemajuan rekayasa yang terutama adalah kemampuan pemrosesan paralel, yang akan menggantikan model non Neumann. Model non Neumann akan digantikan dengan sistem yang mampu mengkoordinasikan banyak CPU untuk bekerja secara serempak. Kemajuan lain adalah teknologi superkonduktor yang memungkinkan aliran elektrik tanpa ada hambatan apapun, yang nantinya dapat mempercepat kecepatan informasi.

     Jepang adalah negara yang terkenal dalam sosialisasi jargon dan proyek komputer generasi kelima. Lembaga ICOT (Institute for new Computer Technology) juga dibentuk untuk merealisasikannya. Banyak kabar yang menyatakan bahwa proyek ini telah gagal, namun beberapa informasi lain bahwa keberhasilan proyek komputer generasi kelima ini akan membawa perubahan baru paradigma komputerisasi di dunia.

DAFTAR PUSTAKA:

1. Erwin, Feradila, F., Alhaq, F., Fadilah, H., Septianto, R., & Yudhistira. Arsitektur Komputer. Universitas Gunadarma. Diambil dari : dinus.ac.id/repository/docs/ajar/Arsitektur_Komputer.pdf.
2. Hayati, Nur. (2017). Organisasi dan Arsitektur Komputer. Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. Diambil dari :                                    http://repository.umy.ac.id/bitstream/handle/123456789/11621/Buku%20Ajar%20Organisaisi%20dan%20Arsitektur%20Komputer.pdf?sequence=1
3. HIMATRO UNILA. (14 Januari 2014). Sejarah Perkembangan Arsitektur Komputer. Diakses : 10 Oktober 2019. Dari : http://himatro.ee.unila.ac.id/sejarah-perkembangan-arsitektur-komputer/.