Organisasi dan Arsitektur Komputer

                                                EVOLUSI DAN KINERJA KOMPUTER

A.  Komputer Generasi Pertama

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.

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  storedprogram  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.

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. Structure of von Neumann machine / Structure of IAS Computer 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.  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.

Structure of IAS – detail 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 t ahun 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.

B.  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. 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. Gambar 2.3 berikut merupakan konfigurasi IBM seri 7094

C.  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

D.  Komputer Generasi Selanjutnya

Aplikasi  pertama  teknologi  IC  adalah  untuk  pembuatan  processor  (control  unit  dan ALU),  namun  pada  saat  yang  sama  IC  dimanfaatkan  pula  untuk  pembuatan  memori semikonduktor.  Pada  tahun  1970  Fairchild  Semiconductor  International,  Inc.  memproduksi memori  semikonduktor  pertama  dengan  kapasitas  256  bits.  Chip  memory  yang  dihasilkan memiliki karakteristik  non-destructive read    serta memiliki kecepatan yang lebih tinggi dari magnetic core memory. Memory yang  dibuat hanya membutuhkan 70  billionths of a second untuk  membaca  1  bit  data.  Kapasistas  memori  semikonduktor  meningkat  rata-rata  dua  kali setiap tahun.

Perancangan Kinerja

Kinerja  sebuah  sistem  komputer  merupakan  hasil  proses  dari  seluruh  komponen komputer,  yang  melibatkan  CPU,  memori  utama,  memori  sekunder,  bus,  peripheral.  Dari  segi perkembangan program aplikasipun sangat menakjubkan. Aplikasi dekstop yang hampir dimiliki

semua sistem komputer saat ini meliputi :

• Pengolahan citra

• Pengenalan voice atau pembicaraan

• Video conference

• Mulitimedia

• Transfer data

Yang  menakjubkan  lagi  adalah  dari  sudut  pandang  organisasi  dan  arsitektur  komputer saat  ini  adalah  mirip  dengan  komputer  IAS  yang  dibuat  sekitar  50  tahun  lalu,  namun perkembangan  dan  kecanggihannya  dapat  kita  rasakan  sekarang  ini.  Peningkatan  kinerja mikroprosesor  ini  terus  berlanjut  tidak  kenal  henti  dengan  berbagai  teknik  yang  telah dikembangkan, diantaranya :

• Branch Prediction, teknik dimana prosesor memungkinkan mengamati terlebih dahulu di dalam software dan melakukan prediksi percabangan atau kelompok instruksi  yang akan dieksekusi berikutnya.

• Data Flow Analysis, prosesor akan menganalisa instruksi – instruksi yang tidak tergantung pada hasil atau data lainnya untuk membuat penjadwalan yang optimum dalam eksekusi.

•  Speculative Execution,  dengan modal prediksi cabang dan analisis data, maka prosesor dapat melakukan eksekusi spekulatif terlebih dahulu sebelum waktunya.

                       

KESIMPULAN

            Dari Rangkuman di atas kita dapat menyimpulkan beberapa hal penting dalam evolusi dan kinerja computer. Evolusi prsesor komputer dimulai dari vacuum tube, selanjutnya transistor, IC, LSI, VLSI dan kemudian ULSI

Generasi Komputer dari tahun ke tahun:

•Generasi pertama : Vacuum tube - 1946-1957

•Generasi kedua : Transistor - 1958-1964

•Generasi ketiga : IC Small scale integration-1965 on ; up to 100 devices on a chip

& Medium scale integration - to 1971 ; 100-3,000 devices on a chip

•Generasi keempat : Large scale integration-1971-1977;used3,000 - 100,000 devices

on a chip

•Generasi kelima : Very large scale integration-1978  -1991 ;100,000  -  100,000,000

devices on a chip

•Generasi keenam :  Ultra large scale integration  –  1991  –  Now ; Over 100,000,000

devices on a chip

            Kinerja  sebuah  sistem  komputer  merupakan  hasil  proses  dari  seluruh  komponen komputer,  yang  melibatkan  CPU,  memori  utama,  memori  sekunder,  bus,  peripheral.  Dari  segi perkembangan program aplikasipun sangat menakjubkan.

Share on Facebook Plus on Google+