Perkembangan arsitetur komputer

Perkembangan Arsitektur Komputer

Sejarah Perkembangan

Arsitektur perangkat keras komputer tradisional terdiri dari empat komponen utama yaitu "Prosesor", "Memori Penyimpanan", "Masukan" (Input), dan "Keluaran" (Output).

Model tradisional tersebut sering dikenal dengan nama arsitektur von-Neumann,  Pada saat awal, komputer berukuran sangat besar sehingga komponen-komponennya dapat memenuhi sebuah ruangan yang sangat besar. Sang pengguna menjadi programer yang sekali gus merangkap menjadi menjadi operator komputer juga bekerja di dalam ruang komputer tersebut.

Walaupun berukuran besar, sistem tersebut dikategorikan sebagai "komputer pribadi" (PC). Siapa saja yang ingin melakukan komputasi; harus memesan/antri untuk mendapatkan alokasi waktu (rata-rata 30-120 menit). Jika ingin melakukan kompilasi Fortran, maka pengguna pertama kali akan me- loadkompilator Fortran, yang diikuti dengan " load" program dan data. Hasil yang diperoleh, biasanya berbentuk cetakan (print-out). Timbul beberapa masalah pada sistem PC tersebut. Umpama, alokasi pesanan harus dilakukan dimuka. Jika pekerjaan rampung sebelum rencana semula, maka sistem komputer menjadi " idle"/tidak tergunakan. Sebaliknya, jika perkerjaan rampung lebih lama dari rencana semula, para calon pengguna berikutnya harus menunggu hingga pekerjaan selesai. Selain itu, seorang pengguna kompilator Fortran akan beruntung, jika pengguna sebelumnya juga menggunakan Fortran. Namun, jika pengguna sebelumnya menggunakan Cobol, maka pengguna Fortran harus me-" load". Masalah ini ditanggulangi dengan menggabungkan para pengguna kompilator sejenis ke dalam satu kelompok batch yang sama. Medium semula yaitu punch card diganti dengan tape.

Selanjutnya, terjadi pemisahan tugas antara programer dan operator. Para operator biasanya secara eksklusif menjadi penghuni "ruang kaca" seberang ruang komputer. Para programer yang merupakan pengguna (users), mengakses komputer secara tidak langsung melalui bantuan para operator. Para pengguna mempersiapkan sebuah job yang terdiri dari program aplikasi, data masukan, serta beberapa perintah pengendali program. Medium yang lazim digunakan ialah kartu berlubang (punch card). Setiap kartu dapat menampung informasi satu baris hingga 80 karakter Set kartu job lengkap tersebut kemudian diserahkan kepada para operator.

Perkembangan Sistem Operasi dimulai dari sini, dengan memanfaatkan sistem batch. Para operator mengumpulkan job-job yang mirip yang kemudian dijalankan secara berkelompok. Umpama, job yang memerlukan kompilator Fortran akan dikumpulkan ke dalam sebuah batch bersama dengan job-job lainnya yang juga memerlukan kompilator Fortran. Setelah sebuah kelompok job rampung, maka kelompok job berikutnya akan dijalankan secara otomatis.

Gambar 1.4. Bagan Memori Untuk Sistem Monitor Batch Sederhana

Pada perkembangan berikutnya, diperkenalkan konsep Multiprogrammed System. Dengan sistem ini job-job disimpan di memori utama di waktu yang sama dan CPU dipergunakan bergantian. Hal ini membutuhkan beberapa kemampuan tambahan yaitu: penyediaan I/O routine oleh sistem, pengaturan memori untuk mengalokasikan memori pada beberapa Job, penjadwalan CPU untuk memilih job mana yang akan dijalankan, serta pengalokasian perangkat keras

Peningkatan lanjut dikenal sistem "bagi waktu"/"tugas ganda"/"komputasi interaktif" (Time-Sharing System/ Multitasking/ Interactive Computing). Sistem ini, secara simultan dapat diakses lebih dari satu pengguna. CPU digunakan bergantian oleh job-job di memori dan di disk. CPU dialokasikan hanya pada job di memori dan job dipindahkan dari dan ke disk. Interaksi langsung antara pengguna dan komputer ini melahirkan konsep baru, yaitu response time yang diupayakan wajar agar tidak terlalu lama menunggu.

Hingga akhir tahun 1980-an, sistem komputer dengan kemampuan yang "normal", lazim dikenal dengan istilah main-frame. Sistem komputer dengan kemampuan jauh lebih rendah (dan lebih murah) disebut "komputer mini". Sebaliknya, komputer dengan kemampuan jauh lebih canggih disebut komputer super (super-computer). CDC 6600 merupakan yang pertama dikenal dengan sebutan komputer super menjelang akhir tahun 1960-an. Namun prinsip kerja dari Sistem Operasi dari semua komputer tersebut lebih kurang sama saja.

Komputer klasik seperti diungkapkan di atas, hanya memiliki satu prosesor. Keuntungan dari sistem ini ialah lebih mudah diimplementasikan karena tidak perlu memperhatikan sinkronisasi antar prosesor, kemudahan kontrol terhadap prosesor karena sistem proteksi tidak, teralu rumit, dan cenderung murah (bukan ekonomis). Perlu dicatat yang dimaksud satu buah prosesor ini ialah satu buah prosesor sebagai Central Processing Unit (CPU). Hal ini ditekankan sebab ada beberapa perangkat yang memang memiliki prosesor tersendiri di dalam perangkatnya seperti VGA Card AGP, Optical Mouse, dan lain-lain.

Sejarah, Teori dan Kritik dalam ilmu arsitektur merupakan aspek-aspek yang tidak dapat dipisahkan dan ketiga hal tersebut memiliki keterkaitan dan saling terkait. Proses ber-arsitektur secara terus menerus akan melahirkan teori arsitektur, sedangkan kritik arsitektur merupakan buah dari teori arsitektur.

Sebuah siklus yang berlaku secara universal

1. Sejarah Dalam Arsitektur

Pembelajaran tentang sejarah dalam arsitektur akan terkait dengan deskripsi dan interpretasi kajian akan keberhasilan dari produk arsitektur. Kesalahan dan kekurangan masa lampau menjadi pelajaran yang terbaik saat ini agar dapat menghasilkan karya arsitektur yang bermanfaat dan berguna.

Monumen-monumen bangunan bersejarah hasil karya nenek moyang yang sudah berdiri pada masa lampau sampai sekaang tetap terkenang namanya bahakan masih dapat dijadikan konsumsi secara visual dan edukasi dapat dijadikan suatu kebanggaan sebagai pelajaran bahwa pada jaman dahulu orang sudah dapat membuat bangunan yang indah dan megah.

Arsitektur dipandang sebagai bangunan atau teknik membuat bangunan dimana melalui proses yang terdiri dari : Perencanaan (ide atau gagasan), Perancangan (desain) dan pelaksanaan pembangunan. Arsitektur juga dipandang sebagai ruang atau pemenuhan kebutuhan akan ruang oleh manusia untuk melakukan segala aktivitas tertentu. Arsitektur dipandang sebagai sejarah, dimana arsitektur merupakan ungkapan fisik dan peninggalan budaya suatu mayarakat, dalam batasan tempat dan waktu. Keberadaan arsitektur sendiri seumur dengan peradaban manusia di muka bumi ini.

Sejarah dan arsitektur mencakup dimensi ruang dan waktu yang tidak dapat ditentukan batasannya. Oleh karenanya kajian terhadap sejarah arsitektur dilakukan berdasarkan kronologis menurut ruang, dimensi dan waktu. Pengkajian ini dapat dibagi menjadi 3 (tiga), yaitu : primitif tradisional, klasik dan modern. Pembagian ini masih bersifat global sehingga tiap-tiap periode masih harus dikelompokkan lagi secara terperinci.

2. Teori Dalam Arsitektur
Teori dalam arsitektur merupakan deskripsi dari beberapa pertanyaan-pertanyaan, yaitu :

• Apakah arsitektur itu?
• Apa yang harus dicapai dengan arsitektur?
• Bagaimana cara merancang/mendesain?
• Apa produk dari arsitektur?
• Bagaimana seorang arsitek menemukan ide?
• Dsb.

Tujuan untuk mempelajari teori arsitektur adalah:

• Membantu mengenal dan mempelajari karya arsitektur;
• Membantu arsitek dalam proses merancang;
• Memberi arah dalam proses desain namun tidak dapat menjamin hasil karya yang sempurna;
• Merupakan dugaan, harapan, hipotesis yang dapat diidentifikasikan namjn sering tidak ilmiah.

Menurut Vitruvius, tujuan arsitektur tergantung pada susunan penataan, keselarasan dalam pergerakan, simetri, kesesuaian dan ekonomi. Arsitektur ditentukan oleh fungsi/kenyamanan, struktur/ketahanan, dan estetika/keindahan. Menurut Bruno Zevi, teori arsitektur meliputi cara mengidentifikasikan variabel-variabel penting, ruang, struktur dan proses-proses aktifitas kehidupan masyarakat.
Ruang merupakan unsur pokok, memahami ruang berarti mengetahui bagaimana cara melihat (elemen-elemen arsitektur) dan merupakan kunci untuk mengenal dan memahami arsitektur bangunan. Cara memandang, mengenal, dan memahami arsitektur antara lain dengan analogi :

• Arsitektur dianggap sesuatu yang organik
• Arsitektur merupakan suatu bahasa
• Arsitektur dianggap seperti mesin

3. Kritik Dalam Arsitektur
Kritik merupakan rekaman dari tanggapan terhadap lingkungan buatan (built environment). Kritik meliputi semua tanggapan termasuk tanggapan negatif dan pada hakekatnya kritik bermaksud menyaring dan melakukan pemisahan. Ciri pokok kritik adalah pembedaan dan bukan penilaian (misalnya : reaksi penduduk terhadap rancangan pemukiman dilakukan dengan metode penyampaian tanggapan).
Metode kritik arsitektur terdiri dari :

• Kritik Normatif; kritik ini berdasarkan pada pedoman baku normatif.
• Kritik Penafsiran; kritik ini merupakan penafsiran dan bersifat pribadi.
• Kritik Deskriptif; bersifat tidak menilai, tidak menafsirkan, semata-mata membantu orang melihat apa yang sesungguhnya ada, menjelaskan proses terjadinya perancangan bangunan.

Sejarah Perkembangan Arsitektur Komputer

1.   Pra-Zeroth Komputer

2.   Generasi Zeroth-Komputer Mekanis (1964-1945)

Blaise Pascal (1623-1662):

¨     Mesin Hitung               Dibuat oleh Blaise Pascal (1623-1662)

¨     Dibuat tahun 1942 (usia pascal 19 th)

¨     Untuk membantu ayahnya yang bekerja sebagai Debt Collector Pajak Pemerintah Perancis

¨     Seluruh alat bersifat mekanis, dijalankan dengan tangan

¨     Hanya dapat dipakai untuk penjumlahan (+) dan pengurangan (-).

30 tahun kemudian

Baron Gottfried Wilhelm von Leibniz (1646-1716):

¨     Membuat mesin mekanis 4 fungsi, yaitu: penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian.

¨     Membuat kalkulator 4 fungsi

150 tahun kemudian

Prof Charles Babbage (1792-1871)              Jilid 1

¨     Dari Universitas Cambridge

¨     Merancang dan membuat mesin diferensi

¨     Hanya bisa melakukan penjumlahan dan pengurangan

¨     Untuk menghitung tabel-tabel bilangan

¨     Untuk navigasi laut

¨     Konstruksi dirancang untuk menjalankan algoritma tunggal

¨     Metode diferensi terbatas menggunakan polynomial

¨     Metode outputnya adalah dengan cara mencatat hasil-hasil pada plat tembaga dengan sepotong baja. Jadi ini merupakan media seperti kartu berlubang dan CD-ROM

Prof Charles Babbage (1792-1871)                 Jilid 2

¨     Babbage bosan dengan mesin yang hanya berfungsi menjalankan satu algoritma

¨     Dia menghabiskan 17.000 pound untuk membuat mesin baru yaitu: mesin analitis

¨     Mesin analitis bersifat mekanis, seperti mesin diferensi

¨     Kemajuan besar dari mesin analitis adalah:

Ø Mesin bersifat serbaguna, mesin membaca instruksi dari kartu berlubang dan menjalankannya

Ø Sejumlah instruksi memerintahkan mesin tersebut untuk mengambil 2 bilangan dari bagian penyimpanan (store), membawanya ke bagian pengolahan, dioperasikan, dan mengirim kembali hasilnya ke bagian penyimpanan.

Ø Perintah lain dapat menguji sebuah bilangan dan secara bersyarat membagi bilangan tersebut tergantung pada apakah bilangan tersebut positif atau negatif. Dengan mencatat suatu program berbeda pada kartu-kartu input, maka mesin analitis tersebut padat diperintahkan untuk melakukan perhitungan lain, sesuatu yang tidak dapat dilakukan olen mesin diferensi.

¨     Mesin analitis mempunyai 4 komponen:

Ø Memori (penyimpanan); memuat 1000 word, masing-masing terdiri dari 50 digit decimal, setiap word dipakai untuk menyimpan variable dan hasil

Ø Unit Perhitungan (pengolah); dapat menerima operand-operand dari bagian penyimpanan, kemudian menjumlahkan, mengurangkan, mengalikan atau membagi operand tersebut dan mengembalikan hasilnya ke bagian penyimpanan.

Ø Input

Ø Output

¨     Mesin analitis dapat deprogram dalam bahasa assembly sederhana, maka memerlukan software.

¨     Dalam membuat software, Babbage mempekerjakan seorang wanita bernama Ada Augusta Lovelace (saudara penyair Inggris terkenal: Lord Byron). Ada Lovelace adalah programmer komputer pertama di dunia.

Konrad Zuse (1930-an):

¨     Mahasiswa Teknik Jerman

¨     Membuat seri mesin hitung otomatis dengan menggunakan relai-relai elektromagnetik

¨     Pembuatan mesin ini tidak dapat diselesaikan karena tidak ada dana (dananya untuk perang)

¨     Mesinnya rusak karena terkena bom oleh sekutu atas Berlin, tahun 1944 sehingga karyanya tidak berpengaruh tertentu terhadap mesin sesudahnya.

John Atanasof dan George Stibbitz

¨     Mesin Atanasof menggunakan aritmetik biner dan memiliki kapasitor sebagai memori, yang diperbarui secara periodic agar apa yang dimasukkan tidak hilang. Proses ini disebut dengan “ Jogging the memory “

¨     RAM bekerja dengan cara yang sama, tapi mesin ini tidak pernah digunakan.

¨     Komputer Stibbitz, walaupun lebih primitive dari mesin Atanasof, tapi benar-benar dapat bekerja.

¨     Stibbitz melakukan demonstrasi publik terhadap komputernya pada Konferensi di Dartmouth College tahun 1940.

Howard Aiken (Havard):

¨     Menciptakan kalkulasi-kalkulasi bilangan yang rumit

¨     Mengimplementasikan konsep-karya Babbage yaitu: Membuat relai-relai komputer serbaguna

¨     Mesin Pertama (Mark I) diselesaikan di Havard tahun 1944, mesin ini mempunyai 72 word, masing-masing terdiri dari 23 digit desimal dan mempunyai waktu instruksi 6 detik.

¨     Input dan output menggunakan pita kertas berlubang

¨     Pada saat Aiken menyelesaikan Mark II, komputer relai telah usang

¨     Era elektronik dimulai

3.   Generasi Pertama-Tabung Hampa Udara (1945-1955)

ENIGMA

¨     Pendorong perkembangan komputer elektronik adalah Perang Dunia II

¨     Ditandai; kapal-kapal selam Jerman merusak kapal-kapal Inggris

¨     Perintah dikirim dari Berlin ke kapal selam melalui radio yang dapat ditangkap Inggris, problemnya ialah pesan-pesan ini disandi (encoded) dengan menggunakan suatu alat yang disebut ENIGMA

¨     ENIGMA ditemukan oleh Thomas Jefferson

COLOSSUS (Tahun 1943)

¨     Perancang Alan Turing

¨     Untuk mendecodekan pesan-pesan rahasia

¨     Colossus di proteksi selama 30 tahun, akhirnya mati.

¨     Komputer digital elektronik pertama di dunia

Jhon Mauchley dan J. Presper Eckert (1943)

¨     Perang mempengaruhi perkembangan komputer di AS

¨     Angkatan bersenjata memerlukan tabel-tabel rentang untuk mengarahkan artileri beratnya

¨     Membuat komputer elektronik yaitu ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), terdiri dari: 18.000 tabung hampa udara, 1500 relai, berbobot 30 ton, menghabiskan 140 kiowatt listrik. Dari segi arsitektur: mempunyai 20 register, masing-masing mampu memuat sebuah bilangan desimal 10 digit, mempunyai 6000 tombol multiposisi dan menghubungkan banyak socket degan berbagai macam kabel

¨     Mesin ini tidak selesai hingga tahun 1946, perang telah selesai

¨     Karya di presentasikan pada kuliah musim panas di depan ilmuwan lain

Maurice Wilkes (1949)

¨     Membuat komputer elektronik: EDSAC

¨     Dibuat di Universitas Cambridge

¨     Komputer lain: JOHNIAC, ILLIAC, MANIAC, WEIZAC

Eckert dan Mauchley

¨     Komputer Digital

¨     Membuat EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer)

John von Newman

¨     Ahli Fisika dan Matematika

¨     Ketika Eckert dan Mauchley merancang EDVAC, salah seorang dari mereka yang terlibat pembuatan ENIAC yaitu von Newman membuat EDVAC (versi sendiri) yang diberi nama: Mesin IAS

¨     Pemrograman komputer dengan banyak tombol dan kabel merupakan sesuatu yang lambat, melelahkan dan tidak fleksibel. Von Newman mengatakan bahwa:

Ø Program dapat diwakili dalam bentuk digital di dalam memori komputer, bersama-sama data.

Ø Serial aritmatik desimal yang digunakan ENIAC, dimana setiap digit diwakili oleh 10 tabung hampa udara (satu ON dan 9 OFF) dapat diganti dengan menggunakan aritmetik biner paralel.

Ø Rancangan Dasar von Newman manjadi dasar bagi hampir semua komputer digital lebih dari setengah abad kemudian.

Peneliti M.I.T.

¨     Mesin MIT, Whirlwind I, mempunyai word 16 bit

¨     Untuk pengendalian waktu nyata

¨     Menghasilkan penemuan memori inti magnetic oleh Jay Forrester

¨     Memberi inspirasi ditemukannya komputer mini komersial pertama.

IBM

¨     Memproduksi 701 tahun 1953, mempunyai 2048 word 36 bit, dengan 2 instruksi per word. Komputer ini merupakan seri mesin ilmiah yang mendominasi industri dalam satu dekade.

¨     704, mempunyai memori inti 4 K, instruksi 36 bit

¨     Tahun 1958, IBM memulai produksi mesin tabung hampa udara 709, meruapak pengembangan dari 704

4.   Generasi Kedua-Transistor (1955-1965)

¨     Transistor diciptakan  di laboratorium Bell tahun 1948 oleh John Bardeen, Walter Brattain, dan Wiiliam Sockley.

¨     Meraih nobel bidang fisika tahun 1956

¨     Komputer transistor pertama dibuat di MIT, Lab Lincoln, sebuah mesin 16 bit

¨     Mesin ini disebut TX-0 (Transistorized Experimental Computer 0)

¨     TX-0 adalah alat untuk menguji TX-2 yang lebih digemari

Kenneth Olsen (1957)

¨     Mendirikan sebuah perusahaan: Digital Equipment Corporation (DEC)

¨     DEC mesin komersial yang mirip dengan TX-0

¨     DEC memperkenalkan PDP-8 yang memiliki bus tunggal, omnibus

¨     Bus adalah sekumpulan kabel parallel yang digunakan untuk menghubungkan komponen-komponen sebuah komputer

5.   Generasi Ketiga-Rangkaian Terpadu (1965-1980)

¨     Penemuan rangkaian terpadu dari silikon oleh Robert Noyce

¨     Memungkinkan dimasukkan lusinan transistor pada satu chip tunggal

¨     Pemasangan ini memungkinkan dibuat komputer yang lebih kecil, lebih cepat dan lebih murah

¨     Tahun 1964 IBM menghadapi masalah dengan kedua mesin 7094 dan 1401, kedua mesin tidak compatible. Satu untuk pengolah angka berkecepatan tinggi menggunakan aritmetik biner parallel pada register 36 bit. Dan satunya adalah prosesor input/output yang banyak digemari menggunakan serial aritmetik decimal pada variable panjang word dalam memori.

¨     IBM memperkenalkan jalur produk tunggal sistem/360 yang berbasis pada rangkaian terpadu untuk keperluan penghitungan ilmiah dan komersial.

¨     Sistem/360 mempunyai inovasi penting: bahwa sistem ini satu keluarga yang terdiri dari ½ lusin mesin dengan bhs assembly yang sama dan mempunyai ukuran dan kemampuan yang lebih tinggi

¨     Inovasi besar lain dari 360 adalah Multiprogramming.

¨     Multiprogramming adalah dalam suatu memori memuat beberapa program sehingga ketika satu program sedang menunggu selesainya input atau output proram lain dapat melakukan perhitungan.

6.   Generasi Keempat-Perpaduan dalam Skala Besar (1980-?)

¨     VLSI (Very large Scale Integration) memungkinkan pemasangan puluhan ribu, ratusan ribu, jutaan transistor dalam satu chip tunggal.

¨     Perkembangan ini menyebabkan lahirnya komputer-komputer dengan ukuran semakin kecil dan kecepatan semakin besar.

¨     Era komputer pribadi dimulai

¨     Persaingan perusahaan komputer. IBM berjaya

¨     Pertengahan 1980-an suatu perkembangan baru yang disebut RISC, menggantikan arsitektur rumit (CISC) dengan arsitektur yang lebih sederhana dan lebih cepat.

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.

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.

Sumber : 1.http://evisumaricanstmikbaja.blogspot.com/2010/11/perkembangan-arsitektur-komputer.html

2. http://id.wikipedia.org/wiki/Sejarah_komputer

3. http://trims-trimardhanisulistyo.blogspot.com/2011/03/sejarah-perkembangan-arsitektur.html